KR100337849B1

KR100337849B1 - 액체 토출 헤드, 액체 토출 방법 및 액체 토출 장치

Info

Publication number: KR100337849B1
Application number: KR1019990034740A
Authority: KR
Inventors: 시마즈사또시; 스가마사다유끼; 이시나가히로유끼; 다네야요오이찌; 스기야마히로유끼
Original assignee: 미다라이 후지오; 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 1998-08-21
Filing date: 1999-08-21
Publication date: 2002-05-24
Also published as: CA2280547A1; CN1254646A; EP0982136A3; DE69936025D1; KR20000017434A; DE69936025T2; AU4464599A; CN1118373C; EP0982136A2; US6409317B1; CA2280547C; EP0982136B1

Abstract

액체 토출 헤드는, 액체에 기포를 생성하기 위해 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와, 토출 포트에 연통하고 액체가 기포를 생성할 수 있도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역에 배치된 가동 부재와, 소정 범위 내에서 가동 부재 각각의 이동을 조절하는 조절 부재를 포함하고, 액체는 기포 발생시의 열 에너지에 의해 토출 포트로부터 토출된다. 이런 액체 토출 헤드에서는, 각각의 액체 유동 경로가 기포 발생 중에 기포를 유지하는 동시에, 가동 부재의 측면들 상에 배열된 갭을 구비하여 그 상류측 상의 액체가 기포 소멸 중에 기포 발생 영역으로 유동하게 한다. 이런 구성에 의해, 기포 소멸이 개시된 직후에 메니스커스가 신속하게 액체 유동 경로 쪽으로 견인되고, 상기 메니스커스의 힘이 강하기 때문에 토출된 액적에 연결된 액체 기둥의 후연부가 토출 포트 외측에서 절단되어서, 인쇄 품질을 증진시키기 위한 부액적의 수를 적게 할 수 있다.

Description

액체 토출 헤드, 액체 토출 방법 및 액체 토출 장치{LIQUID DISCHARGE HEAD, LIQUID DISCHARGE METHOD AND LIQUID DISCHARGE APPARATUS}

본 발명은 액체에 작용하는 열에너지를 인가함으로써 형성된 기포(bubble)에 의해 요구되는 액체를 토출하는 액체 토출 헤드에 관한 것이며, 또한 그러한 액체 토출 헤드를 사용하는 헤드 카트리지 및 액체 토출 장치에 관한 것이기도 하다. 더 구체적으로는, 본 발명은 기포의 형성을 이용함으로써 이동 가능한 이동 가능 부재를 구비한 액체 토출 헤드에 관한 것이며, 뿐만 아니라 그러한 액체 토출 헤드를 사용하는 헤드 카트리지 및 액체 토출 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 종이, 실, 직물, 천, 가죽, 금속, 플라스틱, 유리, 나무, 세라믹 등의 기록 매체 상에 기록할 수 있는 프린터에 적용할 수 있다. 본 발명은 또한 복사기, 통신 시스템을 구비한 팩시밀리 장치, 프린터를 구비한 워드 프로세서와 같은 장치에도 적용할 수 있다. 본 발명은 또한 다양한 처리 장치와 결합하여 복잡하게 배치된 산업용 기록 시스템에도 적용할 수 있다.

본 명세서에서는, '기록'이라는 용어는 기록 매체에 문자, 그래픽, 기타 의미 있는 화상의 제공 뿐 아니라, 패턴 또는 특별한 의미가 없는 기타 화상의 제공을 의미한다.

잉크 제트 기록 방법, 즉, 열과 같은 에너지가 잉크에 부여되어 갑작스런 체적 변화(기포의 형성)에 의해 수반되는 잉크의 상태 변화를 야기하고 잉크가 이런 상태 변화에 따른 작용력에 의해 토출 포트로부터 토출된 후 토출된 잉크가 화상 형성용 기록 매체에 고착되게 되는 소위 버블(기포) 제트 기록 방법은 공지되어 있다. 이런 버블 제트 기록 방법을 이용하는 기록 장치는 일반적으로 잉크를 토출하기 위한 토출 포트들과, 토출 포트들과 연통되는 잉크 유동 경로들과, 미국 특허 제4,723,129호 등의 명세서에 개시된 바와 같은 잉크 토출을 위해 사용되는 에너지 발생 수단으로서 기능하고 각각의 잉크 유동 경로에 각각 배치된 전열 변환 장치(소자)들을 구비하고 있다.

이런 종류의 기록 방법에 따르면, 보다 적은 소음양으로 고속으로 고화질의 화상을 기록할 수 있다. 동시에, 헤드로 이런 기록 방법을 실행하면, 무엇보다도, 고밀도로 잉크를 토출시키는 토출 포트를 배치시킬 수 있게 되므로, 용이하게 컬러 화상을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 작은 장치로 높은 해상도로 기록 화상을 얻을 수 있다. 그러므로 최근 수년에 걸쳐, 버블 제트 기록 방법이 프린터, 복사기, 팩시밀리 장치와 같은 여러 종류의 사무용 기기에 널리 이용되어 오고 있으며, 나아가 직물 인쇄 장치 및 다른 산업용 치에 이용되고 있다.

현재 여러 분야에서 이용되고 있는 제품을 위한 버블 제트 기술의 폭넓은 이용과 함께, 이하에서 기술되는 바와 같이 다양한 수요가 최근 수년에 걸쳐 더욱 증가되어 왔다.

고화질의 화상을 얻기 위해, 잉크가 고속으로 토출될 수 있게 하는 안정된 기포의 형성에 기초하여 양호한 잉크 토출을 수행하도록 잉크 토출 방법 등이 배열되게 하기 위해 구동 조건이 새롭게 제안되었다. 또한, 고속 기록의 관점으로부터, 액체 유동 경로에서 토출된 액체를 고속으로 재충전할 수 있는 액체 토출 헤드를 얻기 위해 개선된 유동 경로 형태가 제안되어 왔다.

그러한 종류의 헤드 외에도, 일본 특허 공개 공보 (평)6-31918호의 명세서(특히, 도3)에는, 기포의 발생과 함께 발생되는 후방파(back wave)(토출 포트를 향한 방향에 반대인 방향으로 향하는 압력)에 관심을 기울여서, 토출 수행시 에너지 손실을 초래하는 그러한 후방파를 방지하도록 구조물이 설계된 발명을 개시하고 있다. 상기 공개 공보의 명세서에 기재된 발명에 따르면, 기포를 발생하는 각각의 히터에 대면하도록 삼각형 판부재의 삼각형 부분이 배열된다. 상기 발명은 이렇게 배열된 삼각형 판부재에 의해 후방파를 일시적으로 약간 억제할 수 있다. 그러나, 기포의 성장과 삼각형 부분 사이의 상관 관계에 대하여 전혀 언급하고 있지 않으며, 이런 상관 관계를 다루는 어떠한 사상도 기재하고 있지 않다. 따라서, 상기 발명은 이하에서 주어지는 문제점을 여전히 나타낸다.

즉, 상기 발명은 오목부의 바닥에 히터들을 위치시키도록 설계되어서, 히터들이 토출 포트들과 직선 상으로 연통될 수 있는 조건을 제공하는 것을 곤란하게한다. 결국, 각각의 액적은 형상의 균일성을 유지하는 데 있어서 안정하지 못하게 된다. 동시에, 각각의 기포의 성장은 삼각형 부분의 각각의 정점의 원주에서 시작하여 발생하므로, 기포는 삼각형 판부재의 일측으로부터 완전 반대측으로 성장된다. 결국, 각각의 기포의 성장은, 삼각판부재가 없는 경우 통상적으로 수행되었던 바와 같이 액체에서 완성된다. 따라서, 기포 성장에 대하여는, 판부재의 존재는 전혀 상관이 없다. 반대로, 각각의 판부재 전체는 각각의 기포에 의해 둘러싸이는데, 기포가 수축되는 단계에서 이런 조건은 오목부 내에 위치된 각각의 히터에 대한 재충전 유동에서 교란을 야기할 수 있다. 결국, 미세한 기포가 오목부 내에 축적되며, 이는 기포의 성장에 기초하여 토출을 수행하게 하는 원리 자체를 교란시킬 수 있다.

한편, 유럽 특허 공개 공보 제436047호에 따르면, 토출 포트 부근의 영역과 기포 발생부 사이에 배치된 제1 차단 밸브와, 기포 발생부와 잉크 공급부 사이에 배열된 제2 밸브를 선택적으로 개폐하여 이들을 완전히 차단하기 위한 발명이 제안되었다(유럽 특허 공개 공보 제436047호의 도4 내지 도9에 도시됨). 그러나, 상기 발명은 3개의 챔버를 각각 2개로 불가피하게 구획시킨다. 결국, 액적을 뒤따르는 잉크는 토출시에 끌림 현상을 크게 나타나며, 이는 각각의 기포에 대해 성장, 수축 및 소멸이 수행되는 통상의 토출 방법과 비교할 때 상당량의 부액적 도트(satellite dot)를 발생시킨다(기포 소멸 과정에서의 메니스커스의 결과적인 견인을 효과적으로 이용할 방법은 없을 것이다). 또한, 재충전시에, 각각의 기포의 소멸에 뒤따라 액체가 기포 발생부에 공급되어야 한다. 그러나, 다음 기포가발생될 때가지 액체가 토출 포트 부근에 공급될 수 없으므로, 토출 액적의 크기가 크게 변화할 뿐만 아니라 토출 반응 주파수가 극히 작아지게 된다. 따라서, 이런 제안된 발명은 실용적인 것과는 거리가 멀다.

한편, 본 발명자는 종래 기술과는 달리, 가동 부재(지지점(fulcrum)의 토출 포트측에서 자유단을 갖는 판부재 등)를 사용하여 액적의 효과적인 토출의 실행에 기여할 수 있는 많은 발명을 제안하였다. 이렇게 제안된 발명들 중에서, 일본 특허 공개 공보 (평)9-48127의 명세서에 기재된 발명은 상술된 바와 같이 가동 부재의 거동의 약간의 교란을 방지하기 위해 가동 부재의 이동의 상한(upper limit)을 조절하기 위한 것이다. 또한, 일본 특허 공개 공보 (평)9-323420호의 명세서에는, 재충전 능력을 향상시키기 위해 가동 부재에 의해 나타나는 이점을 이용함으로써, 전술한 가동 부재의 상류측에 있는 공통 액실의 위치가 하류측, 즉 가동 부재의 자유단측으로 이동할 수 있도록 배열되는 발명이 개시되어 있다. 그러나, 이들 발명에 있어서, 액적의 형성과 관련되는 각각의 개별 기포 형성 소자에 전체적으로 관심을 기울이지 못했을 뿐만 아니라 이들 사이의 상관 관계에도 관심을 기울이지 못했는데, 그 이유는 발명을 고안하기 위한 전제에 있어서, 기포의 성장이 가동 부재에 의해 일시적으로 둘러싸인 상태로부터 즉시 기포가 토출 포트측으로 해제되도록 모드가 선택되었기 때문이다.

그리고 나서, 이 점에 있어서, 뒤따르는 다음 단계에서, 본 출원인은 일본 특허 공개 공보 (평)10-24588호에서, 기포 발생 영역의 일부분이, 압력파를 전파시켜 기포를 성장시키는 것에 관심을 둔 신규한 사상(음파)으로서, 액체 토출과 관련된 소자를 구성하는 가동 부재로부터 해제되는 발명을 개시하였다. 그러나, 상기 발명에 있어서도, 액체 토출시의 각각의 기포의 성장에만 관심을 두었다. 그 결과, 대체로 기포 형성에 관한 액적 자체의 형성에 관련된 각각의 개별 소자, 또는 그들 사이의 관계는 발명할 때 고려되지 않았다.

막 비등에 의해 형성된 기포의 전방부(엣지 슈터 형태)이 토출에 큰 영향을 미치지만, 각 토출 액적의 형성에 효과적으로 기여하도록 이런 특정부에 관심을 기울인 발명은 없다. 본 발명은 특허를 위해 본 발명을 할 때 이 부분을 기술적으로 밝히기 위해 연구하였다.

토출 액적의 형성 관점에서, 각각의 기포의 발생으로부터 소멸까지의 과정을 정밀하게 분석하였다. 그리고 나서, 많은 발명자들이 이런 정밀한 분석의 결과로서 발명을 하였다. 본 발명은 잉크 제트의 특성이면서 인쇄의 품질을 떨어뜨리고 장치 자체 및 기록 매체를 오염시키는 부액적 도트를 감소시키기 위해 발명된 것들 중의 하나이다. 종래 기술과 비교할 때, 본 발명은 연속 토출 작동의 실행시에 화질의 안정화에 대하여 극히 높은 기술적 표준을 얻을 수 있게 한다.

본 발명의 주목적은 다음과 같다.

본 발명의 제1 목적은 발생된 기포 및 토출 포트측의 액체뿐만 아니라 공급측의 액체가 가동 부재의 존재 및 전체 액체 유동 경로의 구조에 의해 억제되게 하는 극히 신규한 액체 토출 원리를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제2 목적은 각 토출 액적 형성 과정을 제어하여 부액적 도트들을감소시키며 토출 작동에서 부액적 도트들을 실질적으로 제거하게 설계된 액체 토출 방법 및 액체 토출 헤드를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제3 목적은 부액적의 존재 및 메니스커스의 변동으로 인한 단점을 제거할 수 있도록 하기 위해 기록 장치에 요구되는 구조의 시스템 하중을 경감시키는 것이다.

이들 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액체 토출 헤드는, 액체 내에 기포를 발생시키기 위해 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출시키는 부분을 형성하는 토출 포트와, 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역에 배치된 가동 부재와, 가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 구비하며, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 액체가 토출 포트로부터 토출된다. 이 액체 토출 헤드에서, 액체 유동 경로는 가동 부재의 상류 상의 액체가 기포 소멸하는 동안 기포 발생 영역으로 유동하도록 가동 부재의 측면 상에 배치된 간격을 구비하고, 기포가 발생하는 동안 기포를 보유한다.

또한, 본 발명의 액체 토출 헤드는, 액체에 기포를 발생시키기 위해 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출시키는 부분을 형성하는 토출 포트와, 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역에 배치된 가동 부재와, 가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 구비하며, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 액체가 토출 포트로부터 토출된다. 이 액체 토출헤드에서, 조절 부재는 액체 유동 경로의 기포 발생 영역을 면하도록 배치되고, 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로는 이동된 가동 부재의 자유단의 근처가 조절 부재와 접촉하고 있을 때 배출 포트를 제외하고는 폐쇄된 공간으로 되고, 가동 부재는 기포가 최대 부피를 나타내기 전에 상류측으로 탄력적으로 압출되도록 이동되어서, 압출된 부분은 기포 수축 단계에서 그 탄성에 의해 하류측으로 이동된다.

또한, 본 발명의 액체 토출 헤드는, 액체 내에 기포를 발생시키기 위해 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출시키는 부분을 형성하는 토출 포트와, 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역에 배치된 가동 부재와, 가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 포함하며, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 액체가 토출 포트로부터 토출된다. 이 액체 토출 헤드에서, 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로는 이동된 가동 부재가 조절 부재와 사실상 접촉할 때 토출 포트를 제외하고는 본질적으로 밀폐 공간이 되고, 기포는 최대 기포 발생시 상기 공간 내에서 액체 유동을 방지하지 않는다.

또한, 본 발명의 액체 토출 헤드는, 액체 내에 기포를 발생시키기 위해 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출시키는 부분을 형성하는 토출 포트와, 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역에 배치된 가동 부재와, 가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 포함하며, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 액체가 토출 포트로부터 토출된다. 이 액체토출 헤드에서, 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로는 이동된 가동 부재가 조절 부재와 사실상 접촉할 때 토출 포트를 제외하고는 본질적으로 밀폐 공간이 되고, 기포가 최대로 성장될 때 가동 부재를 향하고 공간 내의 기포 발생 영역의 하류측상의 액체와 연속적으로 연결되는 유체가 존재한다.

또한, 본 발명의 액체 토출 헤드는, 액체 내에 기포를 발생시키기 위해 열에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출시키는 부분을 형성하는 토출 포트와, 토출 포트와 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역에 배치된 가동 부재와, 동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 포함하며, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 액체가 토출 포트로부터 토출된다. 이 액체 토출 헤드에서, 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로는 이동된 가동 부재가 조절 부재와 사실상 접촉할 때 토출 포트를 제외하고는 본질적으로 밀폐 공간이 되고, 기포는 최대 기포 발생시 가동 부재의 접촉 부분을 덮지 않는다.

본 발명의 액체 토출 헤드는, 액체 내에 기포를 발생시키기 위해 액체 유동 경로 내의 액체를 가열하기 위한 발열 부재와, 기포의 성장에 따른 압력에 의해 액체를 토출시키기 위해 액체 유동 경로의 하류측과 연통하는 토출 포트와, 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역 내에 배치된 가동 부재와, 가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 포함하며, 발열 부재와 토출 포트는 선형 연통 상태에 있고, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 액체가 토출 포트로부터 토출된다. 이 액체 토출 헤드에서, 조절 부재는 기포 발생 영역을 향하도록 배치되고, 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로는 이동된 가동 부재가 조절 부재와 사실상 접촉할 때 토출 포트를 제외하고는 본질적으로 밀폐 공간이 되고, 가동 부재는 가동 부재에 의해 덮여지는 영역 상의 액체가 가동 부재의 측면으로부터 배출 유동하도록 기포 소멸시에 상기 발열 부재의 일부를 덮는다.

또한, 본 발명의 액체 토출 헤드는, 액체 내에 기포를 발생시키기 위해 액체 유동 경로 내의 액체를 가열하기 위한 발열 부재와, 기포의 성장에 따른 압력에 의해 액체를 토출시키기 위해 액체 유동 경로의 하류측과 연통하는 토출 포트와, 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역 내에 배치된 가동 부재와, 가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 포함하며, 발열 부재와 토출 포트는 선형 연통 상태에 있고, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 액체가 토출 포트로부터 토출된다. 이 액체 토출 헤드에서, 조절 부재는 기포 발생 영역을 향하도록 배치되고, 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로는 이동된 가동 부재가 조절 부재와 사실상 접촉할 때 토출 포트를 제외하고는 본질적으로 밀폐 공간이 되고, 가동 부재는 기포 소멸시에 기포의 소멸 지점을 덮는다.

또한, 본 발명의 액체 토출 헤드에서, 액체를 토출하기 위한 토출 포트와, 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키기 위한 다수의 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포 발생 영역을 향하도록 액체 유동 경로 내에 배치되고, 토출 포트를 향한 방향으로 액체 유동에 대해 하류측상에 자유단을 갖는 가동 부재를 포함하며, 가동 부재는 다수의 기포 발생 영역 중에서 토출 포트쪽으로의 액체 유동 방향으로 상류측의 기포 발생 영역 내에 배치된다.

또한, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 액체 토출 헤드는 상술한 것들중 어느 한 액체 토출 헤드와, 이 액체 토출 헤드로부터 토출된 액체를 수용하는 기록 매체를 반송하는 기록 매체를 반송 수단을 포함한다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위해, 액체 내에 기포를 생성하기 위해 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출시키는 부분을 형성하는 토출 포트와, 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역에 배치된 가동 부재와, 가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 갖는 액체 토출 헤드를 사용하고, 액체가 기포 발생시의 에너지에 의해 토출 포트로부터 토출되도록 된 액체 토출 방법은, 기포가 성장할 때 가동 부재에 의해 기포를 유지하는 단계와, 기포가 소멸하는 동안 가동 부재의 상류측에 있는 액체가 가동 부재의 측면에 마련된 갭을 통해서 기포 발생 영역으로 유동할 수 있게 하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에서, 액체 내에 기포를 생성하기 위해 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출시키는 부분을 형성하는 토출 포트와, 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역에 배치된 가동 부재와, 가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 갖는 액체 토출 헤드를 사용하고, 액체가 기포 발생시의 에너지에 의해 토출 포트로부터 토출되도록 된 액체토출 방법은, 기포가 최대로 발생하기 전에 가동 부재를 반드시 조절 부재에 접촉시키고, 토출 포트를 제외하고 본질적으로 밀폐된 공간에 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로를 만들도록 가동 부재를 상류측에 대해 탄성적으로 압출되게 이동시키는 단계와, 기포의 수축 단계에서 가동 부재의 탄성에 의해 가동 부재의 압출 부분을 하류측으로 이동시키는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에서, 액체 내에 기포를 생성하기 위해 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출시키는 부분을 형성하는 토출 포트와, 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역에 배치된 가동 부재와, 가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 갖는 액체 토출 헤드를 사용하고, 액체가 기포 발생시의 에너지에 의해 토출 포트로부터 토출되도록 된 액체 토출 방법은, 기포가 최대로 발생하기 전에 가동 부재를 반드시 조절 부재에 접촉시키고, 최대 기포 발생시에 상기 공간에서 액체 유동을 차단하기 위해 기포 발생을 허용하지 않는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에서, 액체 내에 기포를 발생시키기 위해 액체 유동 경로 내의 액체를 가열하기 위한 발열 부재와, 기포의 성장에 따른 압력에 의해 액체를 토출시키기 위해 액체 유동 경로의 하류측과 연통하는 토출 포트와, 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역 내에 배치된 가동 부재와, 상기 가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 포함하고, 상기 발열 부재와 토출 포트가 선형 연통 상태에 있는 액체 토출 헤드를 사용하고, 액체가 기포 발생시의 에너지에 의해 토출 포트로부터 토출되도록 된 액체 토출 방법은, 토출 포트를 제외하고 본질적으로 밀폐된 공간에 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로를 만들도록 기포가 최대로 발생하기 전에 가동 부재를 반드시 조절 부재에 접촉시키는 단계와, 기포의 소멸 전에 가동 부재가 발열 부재의 일부를 덮도록 하는 단계와, 가동 부재에 의해 덮인 영역 상의 액체가 가동 부재의 측면으로부터 유출되게 하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에서, 액체 내에 기포를 발생시키기 위해 액체 유동 경로 내의 액체를 가열하기 위한 발열 부재와, 기포의 성장에 따른 압력에 의해 액체를 토출시키기 위해 액체 유동 경로의 하류측과 연통하는 토출 포트와, 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역 내에 배치된 가동 부재와, 상기 가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 포함하고, 상기 발열 부재와 토출 포트가 선형 연통 상태에 있는 액체 토출 헤드를 사용하고, 액체가 기포 발생시의 에너지에 의해 토출 포트로부터 토출되도록 된 액체 토출 방법은, 본질적으로 밀폐된 공간에 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로를 만들도록 기포가 최대로 발생하기 전에 가동 부재를 반드시 조절 부재에 접촉시키는 단계와, 기포가 소멸하는 동안에 가동 부재가 기포의 소멸 지점을 덮도록 하는 단계를 포함한다.

본 발명의 가동 부재의 밸브 기구에 따르면, 기동 부재의 배면 주위로 기포가 돌출될 수 있게 함으로써 각 가동 부재의 편향을 억제하여 토출 특성을 안정화시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 기포가 소멸하는 동안, 웰(well)형 상태가 각각의 기포 발생 구역에 형성되어 액체 순환시스템을 내부에 구비하지 않은 구조에 대해서도 각각의 발열 부재 근처에 열 축적 및 잔여 기포 축적을 제거한다. 또한, 후방파(즉, 상류 방향으로 압력파)가 뒤따르는 상류 방향으로 액체 이동을 방지할 수 있다. 각 액체 유동 경로로부터 액체를 받는 저항은 보다 작아져서 재충전 능력이 향상된다. 또한, 액체 공급 방향에 대행 방향으로 작용할 수 있는 후방파에 의해 가해지는 이너시아가 억제되며, 메니스커스는 각각의 토출 포트 내로 급속히 견인진다. 그러나, 메니스커스의 이런 급속한 견인은 메니스커스의 수축량이 보다 크게되기 전에 정지되도록 제어된다. 이런 방식으로, 부액적의 형성이 방지되어, 무엇보다도 재충전 주기 및 인쇄 속도가 개선된다. 특히, 메니스커스의 진동은 인쇄양의 향상을 위해 토출을 안정화시키도록 억제된다. 또한, 밸브 기구가 기포의 형성에 의해 작용할 수 있을 때, 각각의 가동 부재가 액체 유동 경로로부터 받는 저항이 가동 부재의 특정 이동 위치까지 보다 작아져서, 가동 부재가 적절한 이동 위치에 신속히 도달된다. 이런 방식으로, 토출 효율은 개선된다.

또한, 본 발명에 따르면, 주 재충전이 개시되기 전, 상술된 정지 상태에서의 이너시아는 재충전 방향으로 이동을 개시하도록 완화된다. 그 결과, 재충전이 안정적으로 신속히 수행될 수 있으며, 이는 액적의 충분한 형성에 기여한다. 또한, 메니스커스가 각각의 토출 포트 내로 급속히 견인되며, 후방파(즉, 상류 방향으로의 압력파)가 뒤따르는 상류 방향으로 이동된 액체는 부액적의 형성을 방지하도록 억제되어 토출량을 안정화시키며 인쇄의 질을 향상시킨다.

또한, 본 발명에 따르면, 기포의 부피가 기포의 발전에 기초하여 기본적으로 밀폐 공간의 형성에 후혹하여 재충전을 개시하도록 감소할 때 차단 상태로부터, 후방파(즉, 상류 방향으로의 압력파)가 뒤따르는 상류 방향으로 액체 이동을 억제할 수 있으며, 동시에, 액체 유동(즉, 기포가 밀폐 공간, 특히, 각각의 가동 부재가 접하는 공간을 해제할 수 있게 함으로써 양호한 상태의 유체)을 보장 할 수 있다. 따라서, 각각의 가동 부재가 고속으로 복귀되며 인쇄의 질의 개선을 위해 토출량을 안정화시키는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 공동을 활용함으로써 각각의 가동 부재의 지지 면과 기포 발생 구역 사이의 좁은 공간(약 10 미크론)에 대해 유체 유동을 보장하며, 따라서, 전체 재생이 가능하게 되도록 설계된다.

또한, 본 발명에 따르면, 액적의 형성은 미세 액적을 발생시키지 않고 안정적으로 수행될 수 있다. 그 결과, 전체적인 인쇄 품질이 향상된다.

특히, 액체 칼럼을 형성하기 위해 토출된 액적과 연결된 미부가 메니스커스 진동의 고속 안정을 위해 메니스커스로부터 신속하게 절단되는 본 발명의 구조에 있어서, 액적의 안정화된 형성뿐만 아니라 연속적인 토출의 시간에서 양호한 응답을 얻음으로써 더 많은 액체 토출에 의해 고속 기록을 고품질로 수행하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 액체 토출 헤드에 따르면, 각각의 액체 유동 경로는 가동 부재가 억제 부재와 접촉하게 되도록 이동될 때 토출 포트를 향하는 방향으로의 액체 유동에 대하여 본질적으로 분할된다. 그 결과, 각각의 기포 발생 영역 내에 기포의 성장에 이어 액체 토출을 고속으로 안정되게 수행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 부수적인 점의 개수 및 메니스커스의 진동을 감소할 수 있다. 또한, 하류측에 자유단을 갖는 상류측의 기포 발생 영역과 대면하도록 배열된 각각의 가동 부재에 의해, 가동 부재의 응답은 양호한 상태에 있으며, 가동 부재는 액체 유동 경로에 대하여 1 대 1로 배열된다. 그 결과, 가동 부재를 지지하기 위해 필요한 공간은 액체 토출 헤드를 적절히 작게 하기 위해 최소화된다.

본 발명의 액체 토출 방법에 따르면, 전술한 본 발명의 액체 토출 헤드의 사용에 의해, 각각의 기포 발생 영역들 사이에서 하류측의 기포 발생 영역 내에 생성된 다음 상류측의 기포 발생 영역 내에 생성된 기포 영역 내에 생성되는 각각의 기포 발생 영역 내에 생성된 각각의 기포에 의해 액체를 안정된 토출 속도로 토출함으로써 큰 액적을 토출시키는 것이 가능하게 된다. 이런 배열에 의해, 노즐 당 상이한 토출양의 액적의 형성을 안정화시키는 것이 가능하다.

상기한 것 이외의 다른 목적 및 장점들은 후술하는 본 발명의 양호한 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 기술분야의 당업자에게 명백하게 될 것이다. 상세한 설명에서는, 본 발명의 한 예의 일부를 형성하고 도시하는 첨부 도면을 인용하여 설명된다. 그러나, 이런 예는 본 발명의 다양한 실시예를 제한하지 않으며 따라서 본 발명의 범위를 정하기 위해 상세한 설명에 뒤따르는 특허청구범위에 대해 설명하기로 한다.

이런 관점에서, 본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 '상류' 및 '하류'란 용어는 각각의 기포 발생 영역을 거쳐 액체 공급원으로부터 토출 포트쪽으로 액체가유동하는 방향에 관련된 것이거나 구조적 방향에 관련된 표현으로서 사용되었다.

또한, 기포 자체와 관련된 '하류측'이란 용어는 상술한 유동 방향 또는 상술한 구조적 방향의 하류측을 의미하거나, 각 발열 부재의 영역 중심의 하류측 상의 영역에 발생된 기포를 의미한다. 마찬가지로, 기포 자체와 관련된 '상류측'이란 용어는 상술한 유동 방향 또는 상술한 구조적 방향의 상류측을 의미하거나, 각 발열 부재의 영역 중심의 상류측 상의 영역에 발생된 기포를 의미한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 것으로 각 가동 부재와 제어부 사이에서 '사실상 접촉하는'이란 표현은 이들 각각의 사이에 거의 수 ㎛의 액체가 존재하는 접근 상태일 수 있거나 각 가동 부재와 제어부가 직접적으로 접촉하는 상태일 수 있다.

도1a, 도1b, 도1c, 도1d, 도1e 및 도1f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 토출 헤드를 액체 유동 경로 방향을 따라 도시한 단면도로서, 각각의 액체 유동 경로 내에서의 특성 현상을 A 내지 F의 과정으로 분할하여 도시한 도면.

도2a, 도2b, 도2c, 도2d, 도2e 및 도2f는 도1a 내지 도1f에 도시된 과정 A 내지 F의 각각을 도시하는 평면 사시도로서, 천정판면으로부터 기판 방향으로 천정판을 통해 도시한 도면이고, 도2g, 도2h, 도2h, 도2j, 도2k 및 도2l은 선 2G-2G 내지 선 2L-2L을 따라 도시한 단면도.

도3은 도1b 및 도2b에 나타낸 헤드의 일부를 도시한 사시도.

도4는 도1c 및 도2c에 나타낸 헤드의 일부를 도시한 사시도.

도5a, 도5b, 도5c, 도5d, 도5e 및 도5f는 도1a 내지 도1f에 나타낸 액체 토출 헤드를 액체 유동 경로 방향을 따라 도시한 단면도로서, 액체 유동 경로 내에서의 각각의 특성 현상을 A 내지 F의 과정으로 분할하여 도시한 도면.

도6은 도1a 내지 도1f에 나타낸 액체 토출 헤드의 일실시예를 액체 유동 경로 방향을 따라 도시한 단면도로서, 기포가 최대 기포 발생 상태에서 액체 유동이 가동 부재 및 억제 부재에 의해 본질적으로 폐쇄된 공간 내에 차단되지 않는 상태를 도시한 도면.

도7a, 도7b, 도7c, 도7d, 도7e 및 도7f는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 토출 헤드를 액체 유동 경로 방향을 따라 도시한 단면도로서, 상류측의 발열 부재가 구동될 때 각각의 액체 유동 경로 내에서의 특성 현상을 A 내지 F의 과정으로 분할하여 도시한 도면.

도8a, 도8b, 도8c, 도8d, 도8e 및 8f는 도7a 내지 도7f에 나타낸 액체 토출 헤드를 도시한 단면도로서, 하류측의 발열 부재가 구동될 때 각각의 액체 유동 경로 내에서의 특성 현상을 A 내지 F의 과정으로 분할하여 도시한 도면.

도9는 도7b에 나타낸 헤드의 일부를 도시한 사시도.

도10a, 도10b, 도10c, 도10d, 도10e 및 도10f는 도7a 내지 도7f에 나타낸 액체 토출 헤드를 도시한 단면도로서, 2개의 발열 부재가 구동될 때 각각의 액체 유동 경로 내에서의 특성 현상을 A 내지 F의 과정으로 분할하여 도시한 도면.

도11a, 도11b 및 도11c는 도2a 내지 도2f, 도3 및 도4에 각각 도시된 가동 부재의 다른 형태를 도시한 도면.

도12는 발열 부재의 면적과 잉크 토출양 사이의 관계를 도시한 그래프.

도13a와 도13b는 본 발명에 따른 액체 토출 헤드를 도시한 수직 단면도로서, 도13a는 보호막을 갖는 것을 도시하고, 도13b는 보호막이 없는 것을 도시한 도면.

도14는 본 발명에 사용되는 발열 부재의 추진 파형을 도시한 도면.

도15는 본 발명에 따른 액체 토출 헤드의 전체 구조를 도시한 분해 사시도.

도16a와 도16b는 본 발명의 액체 토출 방법이 적용될 수 있는 측면 분출식헤드를 도시한 도면.

도17은 도1a 내지 도1f와, 도16a 및 도15b에 도시된 바와 같이 구성된 액체 토출 헤드를 상부에 갖는 액체 토출 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도18은 본 발명의 액체 토출 방법 및 액체 토출 헤드에 의해 잉크 토출 기록을 작업하기 위한 장치를 전체적으로 도시한 블록도.

도19는 본 발명의 액체 토출 헤드의 '선형 연통 상태'를 설명하기 위해 액체 유동 경로를 도시한 단면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉

1 : 소자 기판

2 : 발열 부재

10 : 액체 유동 경로

11 : 기포 발생 영역

13 : 공통 액실

18 : 토출 포트

31 : 가동 부재

32 : 자유단

33 : 지지점

34 : 지지 부재

35 : 압전 소자

40 : 기포

41 : 압출 기포

50 : 천정판

64 : 스토퍼

65 : 하부 유동 경로 저항 영역

66 : 액적

67 : 부액적

101 : 격벽

다음은, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 실시예들에 대해 설명하기로 한다.

도1a 내지 도1f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 토출 헤드를 액체 유동 경로 방향을 따라 도시한 단면도로서, 액체 유동 경로 내에서의 특성 현상을 A 내지 F의 과정으로 분할하여 도시한다.

본 실시예의 액체 토출 헤드에 있어서, 열 에너지가 토출액에 기포를 성장시키는 토출 에너지로서 액체에 작용할 수 있게 하기 위해 발열 부재(2)는 편평하고 매끄러운 소자 기판(1) 상에 배열된다. 그런 후에, 소자 기판(1) 상에, 액체 유동 경로(10)가 발열 부재(2)에 대응하여 각각 배치된다. 액체 유동 경로(10)는 토출 포트(18)와 연통하고, 이와 동시에, 복수개의 액체 유동 경로에 액체를 공급하기위해 공통 액실과 연통한다. 그래서, 각각의 액체 유동 경로는 각각의 토출 포트(18)로부터 토출된 액량에 해당하는 액량을 공통 액실(13)로부터 수용한다. 참조 부호 M은 토출액에 의해 형성된 메니스커스를 나타낸다. 메니스커스(M)는 각각의 토출 포트(18) 부근에서, 토출 포트(18)와 이 토출 포트와 연통된 액체 유동 경로(10)의 내벽에 의해 각각 발생되는 모세관력에 의해 일반적으로 음의 압력인 공통 액실(13)의 내압과 평형을 이룬다.

액체 유동 경로(10)는 발열 부재(2)가 구비된 소자 기판(1)과 천정판(50)을 접합시킴으로써 구성되고, 발열 부재(2)와 토출액이 접촉해 있는 평면 부근의 영역에는 토출액이 기포를 형성할 수 있도록 발열 부재(2)가 빠르게 가열되는 기포 발생 영역(11)이 존재한다. 기포 발생 영역(11)을 각각 갖는 각 액체 유동 경로(10)에 있어서, 가동 부재(31)는 가동 부재의 적어도 일부분이 발열 부재(2)를 대면하도록 배열된다. 가동 부재(31)의 자유단(32)은 토출 포트(18)를 향한 하류측 상에 있으며, 이와 동시에 상류측 상에 배치된 지지 부재(34)에 의해 지지된다. 특히, 본 실시예에 따르면, 자유단(32)은 기포 발생 영역(11)의 중심부 상에 배치되어 상류측을 향한 후방파 및 액체의 관성에 영향을 주는 상류측 상에서의 기포 성장을 반으로 억제한다. 그후, 기포 발생 영역(11) 내에서 발생되는 기포 성장과 함께, 가동 부재(31)는 지지 부재(34)에 대하여 이동될 수 있다. 이런 이동을 위한 지지점(33)은 지지 부재(34)에 의한 가동 부재(31)의 지지부이다.

기포 발생 영역(11)의 중심부 상부에, 상류측 상에서 발생되는 기포를 반으로 억제하기 위해 가동 부재(31)의 이동을 특정 범위 내로 억제하기 위한 스토퍼(억제 부재)(64)가 위치된다. 공통 액실(13)로부터 토출 포트(18)로의 유동 중에, 액체 유동 경로(10)보다 상대적으로 낮은 유동 저항을 나타내는 저 유동 저항 영역(64)이 경계부와 같이 스토퍼(64)를 갖춘 상류측 상에 배치된다. 영역(65) 내의 유동 경로 구조는 상부벽을 제공하지 않거나 유동 경로 단면을 보다 크게 하여, 액체가 이동할 때 액체가 유동 경로로부터 받는 저항이 보다 작도록 되어 있다.

이상과 같이 배치된 구조에 의해, 종래 기술과는 다르게 기포 발생 영역(11)을 갖는 각 액체 유동 경로(10)는 각 토출 포트(18)를 제외하고는 이동된 가동 부재(31)와 스토퍼(64) 사이의 접촉에 의해 기본적으로 밀폐 공간이 되는 특징을 갖는 헤드 구조가 제안된다.

이하, 본 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 토출 작업에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도1a는 전기 에너지와 같은 에너지가 발열 부재(2)에 인가되기 전 상태로서, 발열 부재가 열을 발생하기 전 상태를 도시한다. 여기서 중요한 것은 가동 부재(31)가 발열 부재(2)의 가열에 의해 발생되는 기포의 반부에 대면하도록 위치되어 있고, 가동 부재(31)의 이동을 억제하는 스토퍼(64)는 기포 발생 영역(11)의 중심부 상부에 배치된다는 것이다. 즉, 액체 유동 경로의 구조 및 각 가동 부재의 배치 위치에 의해, 상류측 상의 기포의 반은 가동 부재(31)에 의해 억제된다.

도1b는 기포 발생 영역(11) 내에 충전된 액체의 일부가 발열 부재(2)에 의해 가열되어 기포(40)가 막비등 다음의 거의 최대로 성장한 상태를 도시한다. 이 때에, 기포(40)의 발생에 의해 발생되는 압력파는 액체 유동 경로(10) 내에서 전파되고, 이와 함께, 액체는 기포 발생 영역의 중심 영역을 경계부로 하여 하류측과 상류측으로 이동한다. 그후, 상류측 상에서, 가동 부재(31)는 기포(40)의 성장과 함께 액체의 유동에 의해 이동된다. 하류측에서, 토출된 액적(66)은 토출 포트(18)로부터 토출된다. 여기서, 상류측 상에서의 액체의 이동, 즉 공통 액실(13)로의 액체의 이동은 하류측에서보다 액체의 이동에 대한 유동 경로의 저항이 작기 때문에 액체가 보다 용이하게 이동할 수 있는 저 유동 경로 저항 영역(65)이 존재함으로써 유동이 보다 커지게 된다. 그러나, 가동 부재(31)가 스토퍼(64)의 부근에 가능한 근접하거나 스토퍼와 접촉하게 되면, 더 이상의 이동은 저지된다. 다음에, 상류를 향한 액체의 이동은 대폭 제한되므로, 상류측으로의 기포(40)의 성장도 가동 부재(31)에 의해 제한된다. 그러나, 상류 방향으로의 액체의 이동력이 크기 때문에, 가동 부재(31)는 상류 방향으로 견인되는 형태의 응력을 수용한다. 또한, 그 성장이 가동 부재(31)에 의해 제한되는 기포(40)의 일부분은 액체 유동 경로(10)를 형성하는 양측벽들과 가동 부재(31)의 측면 부분 사이의 작은 간극 사이를 통해 가동 부재(31)의 상부 표면측으로 압출된다. 이와 같이 압출된 기포는 본 명세서에서 '압출 기포(41)'라고 부르기로 한다.

이런 상태에서, 토출 포트측를 향한 액체 유동 경로의 전체 구성은 가동 부재(31)에 대하여 상류측으로부터 하류측으로 점진적으로 넓어지도록 배열된다.

본 발명에 따르면, 토출 포트측 상의 기포(40) 부분과 토출 포트 사이에는 직선 유동 경로 구조가 도19에 도시된 바와 같이 이들 사이에 액체 유동에 대하여 유지되는 '선형 연통 상태'를 유지시킨다. 보다 양호하게는, 토출 액적(66)의 토출 방향, 토출 액적의 토출 속도 및 다른 상태를 극히 높은 수준으로 안정화시키기 위해 기포 성장의 시기에 발생된 압력파의 전파 방향, 이것에 이어지는 액체 유동이 방향 및 토출 방향이 직선으로 일치되는 이상적인 상태를 얻는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 그 구조만이 토출 포트(18)를 발열 부재{2, [특히, 기포 발생에 영향을 주는 (하류측 상의) 토출 포트측 상의 발열 부재]}와 직선으로 직접 연결하도록 구성된 경우에 이런 이상 상태를 달성하거나 이상 상태가 되도록 그 구조를 근사화하는 것은 상기 정의들 중 하나로서 충분할 것이다. 이와 같이 얻어진 상태는 액체가 액체 유동 경로 내에 존재하지 않는 경우에 토출 포트의 외부로부터 관찰될 수 있다. 특히, 발열 부재의 하류측은 이런 상태에서 관찰 가능하게 되어 있다. 또한, 그런 구조들 중에서, 토출 방향의 안정화라는 관점에서 토출 포트의 토출축의 연장선이 발열 부재의 중심과 교차하도록 구조를 구성하는 것이 양호하다.

한편, 전술된 바와 같이, 가동 부재(31)의 이동은 상류측 상의 기포(40) 부분을 위한 스토퍼(64)에 의해 조절된다. 따라서, 이런 기포 부분은 상류측으로의 액체 유동의 관성에 의해 상류측을 향해 밀려나가도록 굽혀진 가동 부재(31)에 의한 응력을 계속 받는 상태에 있도록 작게 형성된다. 전체적으로 이런 부분에 대해, 스토퍼, 액체 유동 경로 격벽(101), 가동 부재(31) 및 지지점(33)에 의한 상류측 영역으로의 진입량은 거의 0에 가깝게 된다.

이런 점에서, 볼록 휨은 최대로 약 20 미크론의 미세 범위 내로 양이 결정되어야 한다.

또한, 이런 경우에, 조절 부재와 가동 부재 사이의 접촉에 의해 형성된 공간내의 액체는 그 최대 버블링 시간에서 가동 부재와 접촉되고, 그 공간내의 기포 발생 영역의 하류측에서 액체와 계속 연관된다. 특히, 그 구조는 기포가 최대 버블링 시간에서 가동 부재의 본질적인 수축부를 덮지 않도록 배열된다. 따라서, 이런 구성에 의해, 가동 부재가 전술한 수축 상태로부터 해제될 때 액체 유동이 원활하게 이루어질 수 있고 재충전이 신속하고 안정되게 수행된다. 또한, 도6에 도시된 바와 같이, 최대 기포(4a)가 공간 내의 가동 부재(2)의 상류측 상의 액체와 연속될 수 있도록 그 공간 내의 액체 유동을 차단하지 않는 상태에 놓일 수 있게 하는 것이 보다 바람직하다. 여기서, 조절 부재와 가동 부재 사이의 접촉에 의해 형성된 최대 유동 경로 거리(높이)를 40 미크론 이상으로 설정함으로써 또는 토출 포트 측 상의 액체 유동 저항이 최대 유동 경로 거리보다 더 작은 정도를 기포 형성을 관측함으로써 상기 구조를 이룰 수 있다.

이런 방식으로, 상류측으로의 액체 유동의 대부분은 압력 진동을 방지할 뿐만 아니라, 인접한 노즐들에서의 액체 혼합과 이후에 설명되는 우수한 재충전을 방해할 수도 있는 공급 시스템 내의 역방향 액체 유동을 방지하도록 조절된다.

본 발명에 따르면, 액체 유동은 가동 부재(31)의 상부면 상에서 방해받고 기포를 가도 부재(31)의 상부면 주위로 인출되지만, 가동 부재(31)와 유동 경로 천장의 상부면은 하부 유동 경로 저항 영역(65)을 형성하고 각각 평평하고, 그들 사이에 분리된 갭이 제공된다. 따라서, 가동 부재의 측면들을 통해 견인된 기포는 일체가 되지 못할 가능성은 없다. 이런 상태와 액체의 상류측 방향으로의 더 큰 이동력에 의해, 가동 부재(31)는 전술한 바와 같이 상류측 방향으로 견인되는 방식으로 응력을 수용한다.

도1c는 기포 내부의 음압이 상기 막 비등에 이어지는 액체 유동 경로 내에서의 하류측으로의 액체의 이동을 극복한 때 기포(40)의 수축이 시작되는 상태를 도시하고 있다. 이런 시기에, 기포의 성장에 의해 발생되는 액체의 힘의 대부분은 여전히 상류측에 잔류한다. 따라서, 가동 부재(31)는 여전히 기포(40)의 수축이 시작된 후에도 소정의 시간 동안 스토퍼(64)와 접촉하고, 수축된 기포(40)의 대부분은 토출 포트(18)부터의 상류 방향으로의 액체의 이동력을 발생시킨다. 도1b에 도시된 상태에서, 가동 부재(31)는 상류측으로 굽혀진 압출 응력을 받는 상태에 있으므로, 가동 부재 자체는 응력이 해제되는 측, 즉 도1c에 도시된 바와 같은 상류측으로부터 액체 유동을 유도함으로써 상류 방향으로 가동 부재를 오목하게 하도록 힘을 발생시킨다. 결국, 소정의 지점에서, 가동 부재를 상류측으로부터 견인하는 방향으로 인출력은 약간이기는 하지만 상류측으로부터 토출 포트측으로 유동하기 시작할 수 있도록 상기된 바와 같은 상류측 내에서의 액체의 이동력을 극복한다. 다음에, 가동 부재(31)의 굽힘은 상류 방향으로 오목해지는 이동을 수행하기 시작하도록 감소된다. 즉, 상류측 및 하류측 상에서의 기포(40)에 대한 불균형 상태가 발생하며, 이는 액체 유동 경로 내의 토출 포트를 향한 방향으로 전체적이고 일시적인 액체의 일방향 유동이 발생된다.

그 직후의 시기에도, 이동된 가동 부재(31)는 여전히 전체적으로 액체 유동 경로의 내부의 스토퍼(64)와 접촉한다. 따라서, 내부에 기포 발생 영역(11)을 갖는 액체 유동 경로(10)는 기본적으로 토출 포트(18)를 제외하고는 밀폐 공간 내에있다. 다음에, 기포(40)의 수축에 의해 발생된 에너지는 그 전체 균형의 관점에서 소정의 힘으로서 강력하게 작용하여 토출 포트(18) 근방의 액체가 상류 방향으로 이동할 수 있게 한다. 결국, 메니스커스(M)의 대부분은 토출되는 액적(66)과 연결된 주상 액체를 신속하게 분리 절단하기 위해 토출 포트(18)로부터 액체 유동 경로(10)의 내부로 인출된다. 다음에, 도1d에 도시된 바와 같이, 그 결과 액적(67)은 작아져 토출 포트(18)의 외부측 상에 잔류한다.

도1d는 기포 소멸 과정이 거의 완료된 때 메니스커스(M) 및 토출된 액적(66)이 절단 분리되는 상태를 도시하고 있다. 하부 유동 경로 저항 영역(65)에서, 가동 부재(31)는 하방으로 이동되기 시작한다. 또한, 유동은 상류 방향으로의 액체의 이동력과 소멸하는 기포(40)에 의해 발생되는 수축력에 대한 가동 부재(31)의 탄성으로 인한 가동 부재의 그러한 이동에 이어 하부 유동 경로 내의 하류 방향으로 유동하기 시작한다. 다음에, 가동 부재(31)와 스토퍼(64) 사이의 근접한 접근 또는 접촉은 해제되기 시작한다. 이와 함께, 작은 유동 경로 저항을 갖는 하부 유동 경로 저항 영역(65) 내의 하류 방향으로의 유동은 급속하게 커지고, 스토퍼(64) 부분을 통해 액체 유동 경로(10) 내로 유동한다. 결국, 메니스커스(M)를 액체 유동 경로(10)의 내부로 인출되는 유동은 급격하게 감소된다. 메니스커스(M)는 가능하면 주상 액체의 대부분을 절단 분리하지 않고 토출 포트(18)의 외부에 잔류하거나 토출 포트(18) 방향으로 밀려나가는 주상 액체를 인출하면서 기포가 발생하는 위치로 비교적 저속으로 복귀하기 시작한다. 특히, 메니스커스(M)에 대한 복귀 유동 및 상류로부터의 재충전 유동이 함께 결합됨으로써, 거의 0의 유속을 갖는 영역이 토출 포트(18)와 발열 부재(2) 사이에 형성되므로, 메니스커스의 안정화 수행은 양호해진다. 이런 수행은 잉크의 점도 및 표면 장력에 좌우되며, 본 발명에 따르면, 인쇄물에 부착될 때 화질을 떨어뜨리거나 오리피스의 주위에 부착될 때 토출 불능을 발생시키는 토출 방향에 대한 악영향을 발생시켜 주상 액체로부터 분리되는 부액적을 급격하게 감소시킬 수 있다.

또한, 메니스커스(M)의 대부분은 액체 유동 경로의 내부로 인출되기 전에 회복되기 시작한다. 따라서, 그 회복은 그리 빠르지 않은 액체 이동 속도 자체에도 불구하고 단시간 내에 완료된다. 결국, 메니스커스의 오버슈팅, 즉 토출 포트(18)에서 멈추지 않고 토출 포트(18)의 외부로 밀려나가는 양은 감소된다. 다음에, 매우 짧은 시간 내에, 오버슈팅이 이루어지는 토출 포트에서의 일정한 지점을 갖는 감쇠 진동 현상을 제거할 수 있다. 이런 감쇠 진동 현상은 인쇄 품질에도 악영향을 준다. 이런 현상의 신속한 제거에 의해, 본 발명은 안정화된 우수한 인쇄 수행에 크게 기여하도록 설계된다.

또한, 기포 소멸 과정에서 발열 부재의 기포와 액체의 상태에 대한 하류측 상의 선형 연통 상태에 관해서 상류측에서는 주로 본질적으로 폐쇄된 상태가 되므로, 매우 불균형한 상태가 발생될 수도 있다. 즉, 기포의 기포 소멸 지점은 가동 부재의 기준점에서 크게 변화된다. 그 다음에, 액체 유동은 상류측 방향에서 발열 부재의 표면 상에서 고속으로 변화된다(도5a 내지 도5f 참조).

이런 유동은 발열 부재의 표면에서 기포 형성을 불안정하게 할 수 있는 액체의 정체 또는 고임을 개선시키고, 동시에 기포 형성 안정성이 향상되도록 균일한표면 상태로 개선한다. 또, 기포 소멸 지점이 발열 부재로부터 기준점 측면으로 이동되면, 캐비테이션의 손상이 발열 부재에 직접 일어나지 않게 된다. 이 때, 발열 부재의 수명이 현저히 개선된다.

또한, 기포 소멸 지점이 이동되는 그러한 유동이 가동 부재(31)의 측면으부터 액체 유동 경로(10)와 공통 액체 챔버(13)로 유동될 수 있으므로, 보다 효과적으로 회복될 수 있다.

또한, 도1d에 도시된 바와 같이, 가동 부재(31)와 스토퍼(64) 사이의 부분을 통한 액체 유동 경로(10) 내로의 유동은 천정판(50)측 상의 벽면 상에서 유속을 빠르게 한다. 결국, 이런 부분 상의 잔류 미세 거품은 매우 적어지게 되며, 안정화된 토출 수행에 크게 기여한다.

한편, 토출된 액적(66) 바로 뒤의 부액적(67)들 중에는 도1c에 도시된 바와 같은 급격한 메니스커스 형상으로 인해 토출된 액적에 매우 근접한 약간의 부액적이 있다. 여기에서, 소위 슬립 스트림(slip stream) 현상이 발생되어, 토출된 액적을 근접하게 따르는 부액적이 비산하는 토출된 액적(66)의 뒤에서 발생하는 와류로 인해 토출된 액적으로 인출된다.

이제, 이런 현상을 자세하게 설명하기로 하겠다. 종래의 액체 토출 헤드에서, 액적은 액체가 액체 토출 헤드의 토출 포트로부터 토출되는 순간에 구형이 아니다. 액적은 거의 그 전단부에 구형 부분을 갖는 주상 액체 형태로 토출된다. 따라서, 트레일부(trailing portion)는 주액적과 메니스커스 모두에 의해 인장되고, 메니스커스로부터 소멸되었을 때 부액적 도트는 트레일부에 형성된다. 여기서, 부액적은 주액적과 함께 기록 매체에 비산되는 것으로 알려져 있다. 부액적은 주액적 후방에 비산되고, 부액적은 메니스커스에 의해 인출된다. 그러므로, 토출 속도는 주액적의 속도로부터 벗어나는 충격 위치를 일으키는 속도 범위까지 느려진다. 이는 인쇄의 질을 부득이하게 저하시킨다. 본 발명의 액체 토출 헤드에 따라, 메니스커스를 토출하는 힘은 전술된 종래의 액체 토출 헤드보다 매우 크다. 그러므로, 트레일부에 주어진 인출력은 주액적이 토출된 후 보다 강해진다. 트레일부가 메니스커스로부터 소멸되는 힘은 시간 조절을 더욱 빠르게 함에 따라 강해진다. 결국, 트레일부로부터 형성된 부액적 도트는 매우 작아지고, 주액적과 부액적 도트 사이의 거리도 또한 짧아진다. 게다가, 트레일부는 계속해서 장기간 동안 메니스커스에 의해 인출되지 않기 때문에, 토출 속도는 느려지지 않는다. 그러므로, 부액적(67)은 토출된 액적(66)의 후방에서 발생하는 슬립 스트림 현상에 의해 주액적에 의해 인출된다.

도1e는 도1d에 도시된 상태에서 더욱 진행된 상태를 도시한다. 여기서, 부액적(67)은 토출된 액적(66)에 더욱 근접하고, 동시에 기포에 의해 인출된다. 그러면, 슬립 스트림 현상에 의해 가해진 인출력은 증가한다. 한편, 토출 포트(18)를 향한 방향으로 상류측으로부터의 액체 이동은 기포(40)의 소멸 과정의 완성과 가동 부재(31)의 이동 오버슈트에 의해 초기 위치보다 하방으로 이동된다. 그러면, 상류측으로부터 액체를 인출하고, 토출 포트(18)를 향한 방향으로 액체를 밀어내는 결과의 현상이 발생한다. 게다가, 스토퍼(64)의 제공에 의해 액체 유동 경로의 단면적이 확장됨으로써, 액체 유동은 토출 포트(18)에 대한 메니스커스(M)의 복원 속도를 강화하도록 토출 포트(18)를 향한 방향으로 증가된다. 이 방법에서, 본 발명의 실시예의 재충전 특성은 매우 향상된다.

도5e에 도시된 바와 같이, 기포 소멸 과정에서 기포 소멸 지점, 즉 소위 캐비테이션 지점(42)은 본 발명에 따라 가동 부재(31)의 하류측의 영역 내에 있다. 또한, 가동 부재(31)는 캐비테이션이 발생될 때 하류측으로 이동되고, (도5e에서 점선으로 표시된) 라인 상에 제공하도록 배치되어 직선 상에서 토출 포트(18)와 캐비테이션 지점(42)을 연결한다. 결국, 캐비테이션에 의해 가해진 충격파는 토출 포트로 직접 전도되지 않는다. 따라서, 캐비테이션에 의해 야기되는 액적의 메니스커스로부터의 분산, 즉 소위 '마이크로도트'가 감소되거나 제거된다. 이런 것은 캐비테이션의 충격파가 되돌아오거나 또는 충격파가 가동 부재(31)에 도달될 때 가동 부재 자체에 의해 그 에너지가 흡수되기 때문이다. 가동 부재가 흡수한 진동은 기준점 방향으로 전도되어 그 과정에서 감쇠된다. 결국, 토출시에 발생될 수 있는 역효과가 거의 없다.

또한, 캐비테이션이 기포 소멸시에 발생할 때, 가동 부재(31)는 하방으로 이동되어 소멸 지점과 토출 포트(18)가 분리된다. 따라서, 캐비테이션의 충격파는 토출 포트(18)로 직접 전도되지 않고, 그 대부분은 가동 부재(31)에 의해 흡수된다. 따라서, 캐비터이션의 충격파가 메니스커스에 이를 때, 메니스커스로부터 발생된 '마이크로도트'로 불리는 초미립 액적이 발생할 가능성은 거의 없다. 그러므로, 마이크로도트가 인쇄 물체에 부착됨으로 인해 화질이 낮아지지거나 혹은 토출 포트(18) 근방에 부착됨으로 인해 토출이 불안정해지는 현상이 현저히 감소된다.

게다가, 기포소멸에 의해 공동이 발생하는 지점은 가동 부재(31)의 제공에 의해 지지점(33) 측에서 벗어난다. 결국, 발열 부재(2)에 대한 손상은 작아진다. 또한, 과점성 잉크는 잉크의 제거를 위해 가동 부재(31)와 발열 부재(2) 사이의 밀폐 영역으로부터 강제적으로 이동되고, 따라서 토출 내구성을 향상시킨다. 이 영역에서 이 현상에 의해 발열 부재 상의 연소 잉크의 부착이 감소되는 것이 가능해지고, 따라서 토출의 안정성이 향상된다.

도1f는 도1e에 도시된 상태가 더욱 진행된 상태로서, 부액적(67)이 토출된 액적(66) 내부에 포획되어 있다. 토출된 액적(66)과 부액적(67)의 결합된 본체는 다른 실시예를 위한 토출에 대한 어떤 환경 하에서 발생되는 현상이 필요하지 않다. 상태에 의존하여, 그러한 현상은 발생하거나 또는 전형 발생하지 않는다. 그러나, 부액적의 제거 또는 적어도 부액적의 양의 감소에 의해, 인쇄의 질에 영향을 줄 수 있는 불리한 영향을 최소화하도록 주액적의 충격 위치와 기록 매체 상의 부액적 도트 사이의 이탈은 거의 없다. 즉, 인쇄 화상의 선명도는 더 양호한 상태에서 인쇄의 질을 얻도록 향상되고, 동시에 흐려짐을 피할 수 있고 인쇄 매체 또는 기록 장치의 내부를 얼룩지게 할 수 있는 이와 같은 흐려짐의 발생에 의한 손상의 발생을 감소시킬 수 있다.

한편, 가동 부재(31)는 다시 오버슈팅의 반응에 의해 스토퍼(64)를 향한 방향으로 이동된다. 이 이동은 가동 부재(31)의 형상, 영율(Young's modulus), 액체 유동 경로 내의 액체의 점도, 및 중력에 의해 결정되는 감쇠 진동에 의해 정착되기 때문에, 초기 위치에서 마지막으로 중지된다.

가동 부재(31)의 상방 이동와 함께, 액체의 유동은 공통 액실(31) 측으로부터 토출 포트(18)를 향한 방향으로 조절된다. 그러면, 메니스커스(M)의 이동은 토출 포트의 원주부 상에 빠르게 정착된다. 결국, 토출을 불안정화시킬 수 있는 메니스커스의 오버슈팅 현상 등에 의해 인쇄의 질이 저하될 수 있는 인자를 상당히 감소시킬 수 있다.

이제, 본 발명의 실시예의 특성의 효과에 대해 더욱 상세히 설명될 것이다.

도2a 내지 도2f는 천정판측으로부터 기부 방향으로 천정판를 통해 관찰된, 도1a 내지 도1f에 도시된 과정 A 내지 F의 각각을 도시한 사시도이다. 도2g 내지 도2l은 상류측으로부터 관찰된, 도1a 내지 도1f에서 선 2G-2G 내지 선 2L-2L을 따라 취한 단면도이다. 도3은 도1b와 도2b에서 나타난 헤드의 부분을 도시한 사시도이다. 도4는 도1c와 도2c에서 나타난 헤드의 부분을 도시한 사시도이다. 이런 점에서, 발열 부재(2), 가동 부재(31) 및 기포(40)는 불투명하게 표시되고 액체는 투명하게 표시된다.

본 발명의 실시예에서, 도2a 내지 도2l은 기포 성장시 기포가 가동 부재에 의해 유지되는 상태를 도시한 것이다. 도2a 내지 도2l에 도시된 바와 같이, 액체 유동 경로(10)를 구성하는 벽의 양 측면 사이와 가동 부재(31)의 양 측부 사이에 는 약간의 간극이 있고, 따라서 가동 부재(31)를 부드럽게 이동시키는 것이 가능하다. 게다가, 발열 부재(2)의 수단에 의한 기포의 성장 과정에서, 기포(40)는 가동 부재(31)를 이동시킨다. 기포는 상기 간극을 통해 가동 부재(31)의 상부면 측에 압출되는 것을 허용하여 하부 유동 경로 저항 영역(65)으로 약간 들어간다.(도2e및 도3 참조) 압출된 기포(41)는 토출 특성의 안정화를 위해 가동 부재(31)의 변형을 방지하도록 가동 부재(31)의 후방 주위의 이 영역[기포 발생 영역(11)에 대향하는 표면]으로 들어간다.

더욱이, 기포(40)의 기포 소멸이 시작될 때, 압출된 기포가 하부 유동 경로 저항 영역(65)로부터 간극을 통해 기포 발생 영역(11)으로 인출될 때 압출된 기포(41)는 간극의 존재에 의해 가동 부재의 상류측으로부터 액체를 발효시킨다. 도4에 도시된 바와 같이, 기포(40)는 전술 된 바와 같이 고속으로 토출 포트측(18)으로부터 토출되는 메니스커스와 통합되어 빠르게 소멸된다. 이런 통합으로, 그안에 기포 발생 영역(11)을 갖는 액체 유동 경로(10)는 이동된 가동 부재(31)와 토출 포트(18)을 제외한 스토퍼(64)의 사이에서의 접촉에 의해 사실상 밀폐된 공간을 형성하여, 내부에 충전된 액체를 갖는 공간에서 국부적으로 둘러싸인 부분인 이른 바 '웰(well)'을 생성한다. 이 '웰'에서, 기포(40)의 수축과 함께 간극과 토출 포트(18)측으로부터 즉시 흐름이 발생된다. 결국, 기포의 축적과 발열 부재(2) 부근에서의 열은 액체 순환 시스템이 배치되지 않은 시스템에서도 제거되어, 매우 안정화된 토출 특성을 얻을 수 있다. 이런 점에서, 본 실시예에는 기포가 성장될 때 기포가 간극으로부터 토출되도록 구성이 배열되어 있다. 그러나, 기포가 성장될 때 기포가 가동 부재에 의해 유지될 수 있는 경우 기포의 압출을 이런 배열에 한정할 필요는 없고, 기포가 소멸될 때 가동 부재의 상류측상의 액체와 함께 간극을 통해 기포 발생 영역에 기포가 유동할 수 있다. 또한, 이런 배열의 획득을 위해 8 내지 13 ㎛ 의 간극의 폭을 설정하는 것이 바람직한다.

더욱이, 기포(40)의 기포 소멸 과정에서, 압출된 기포(41)는 전술된 토출 포트(18) 측으로부터 토출되는 고속 메니스커스와 통합되어 하부 유동 경로 저항 영역(65)으로부터 기포 발생 영역(11)까지의 액체 유동을 증진시켜서, 기포 소멸이 급속하게 이루어진다. 특히, 압출된 기포(41)의 제공에 의해 발생된 액체 유동에 의해, 기포들이 가동 부재(31)와 액체 유동 경로(10)의 모서리 상에 존재하는 것을 허용할 가능성은 거의 없다.

전술된 구조의 액체 토출 헤드에 따라, 토출된 액적은 기포의 발생에 의해 토출 포트로부터 토출된 순간에 선단부에서 구형 부분을 갖는 거의 액체 컬럼의 형태이다. 이 상태는 종래 구조의 헤드의 상태와 동일하다. 그러나, 본 발명에 따라 제거 가능 부재는 기포의 성장 과정에 의해 이동되고, 그후 이와 같이 이동된 가동 부재가 조절 부재와 접촉할 때, 사실상 밀폐된 공간이 토출 포트를 제외한 기포 발생 영역을 가진 액체 유동 경로를 위해 형성된다. 결국, 이 상태에서 기포가 소멸한다면, 밀폐된 공간은 가동 부재가 기포 소멸에 의해 조절 부재로부터 이격될 때까지 있는 상태로 유지된다. 그러므로, 기포의 기포 소멸 에너지의 대부분은 상류 방향으로 토출 포트의 부근의 액체의 이동에 작용하는 것을 허용한다. 따라서, 기포의 소멸이 시작된 직후, 메니스커스는 액체 유동 경로의 내부로 빠르게 인출되고, 그후 메니스커스에 의해 가해진 강한 힘에 의해 토출 포트의 외부로 토출된 액적과의 연결에 의해 액체 컬럼을 형성하는 트레일부를 빠르게 차단하는 것이 가능하다. 이런 방법으로, 각 트레일부에 의해 형성된 부액적 도트는 작아지고, 따라서 인쇄의 질을 현저하게 향상시키는데 공헌한다.

게다가, 트레일부는 장기간 메니스커스에 의해 연속적으로 인출되지 않기 때문에 토출 속도는 느리게 되지 않는다. 또한 토출된 액적과 각각의 부액적 도트 사이의 거리는 비산하는 액적 후방에 발생하는 소위 슬립 스트림 현상에 의해 토출된 액적에 근접하게 인출되도록 짧게 만들어진다. 결국, 토출된 액적과 부액적 도트의 결합된 본체는 거의 부액적 도트를 발생하지 않는 액체 토출 헤드를 제공하는 것이 가능하도록 형성될 수 있다.

더욱이, 본 발명은 가동 부재가 상기 헤드의 토출 포트쪽으로의 액체 유동과 관련하여 상류 방향으로 성장된 기포만을 억제시키도록 배열되는 점에서 특징이 있다. 가동 부재의 자유단이 필수적으로 기포 발생 영역의 중심 부분 상에 위치하는 것이 보다 바람직하다. 이런 배열의 구조에 따라, 액체 토출과 직접적으로 관련되지 않은 기포의 성장에 의해 액체의 관성과 상류측에 대한 후방파는 억제될 수 있다. 하류측 상의 기포의 성장 구성 소자를 쉽게 토출 포트를 향한 방향으로 향하게 하는 것이 가능하다. 게다가, 본 발명은 전술된 헤드에 대해, 토출 포트에 대향한 측면 상의 액체 유동 경로의 유동 경로 저항이 전술된 조절 부재와 관련하여 경계로서 낮게 만들어질 수 있다. 이런 배열의 구조에 따라, 토출 포트에 대향하는 측상의 액체 유동 경로의 유동 경로 저항은 경계로서 전술된 조절 부재로 낮게 만들어진다. 이와 같이 배열된 구조로, 기포의 성장에 의해 상류 방향으로 액체의 이동은 유동 경로 저항이 낮아진 액체 유동 경로의 제공에 의해 큰 유동이 된다. 결국, 이동된 가동 부재는 조절 부재와 접촉할 때, 가동 부재는 상류 방향으로 인출되는 응력을 수용한다. 그러므로, 이 상태에서 기포 소멸이 시작된다면, 기포의성장에 의해 상류 방향으로 액체의 이동력은 가동 부재의 탄성이 액체 이동에 의해 가해진 이 힘을 극복할 때까지의 특정 기간 동안 전술된 밀폐 공간을 유지하는 것을 가능하게 하도록 계속 크게 남게된다. 즉, 이런 배열의 구조에 따라, 고속 메니스커스 인출의 수행이 더욱 신뢰성을 갖는다. 또한, 기포 소멸 과정이 기포의 성장에 의해 상류 방향으로 가동 부재의 탄성이 액체 이동의 힘을 극복하도록 진행될 때, 가동 부재는 초기 상태를 복원하기 위해 하방으로 이동되고, 따라서 하부 유동 경로 저항 영역에서도 이를 따른 하류 방향으로 유동이 발생된다. 하부 유동 경로 저항 영역 내의 하류 방향의 유동은 작은 유동 경로 저항을 갖기 때문에, 이 유동은 빠르게 큰 유동이 되고, 조절부를 통해 액체 유동 경로 내로 유동된다. 결국, 토출 포트를 향한 하류 방향으로 유동 이동에 의해, 메니스커스 인출은 메니스커스의 진동을 매우 빠르게 안착하도록 갑자기 중지된다.

(제2 실시예)

이하에서, 첨부된 도면에서 참조하여, 본 발명에 대한 본 실시예가 기술될 것이다.

도7a 내지 도7f와 도8a 내지 도8e는 액체 유동 경로 방향을 따라 취한 본 발명의 일 실시예에 대한 액체 토출 헤드를 도시한 단면도이고, 상류측 또는 하류측 상의 발열 부재가 각각 구동될 때 과정을 A내지 F와 A 내지 E로 각각 나누어 액체 유동 경로 내의 각각의 특성 현상을 도시하고 있다. 도7a 내지 도7e는 상류측상의 발열 부재의 각각이 구동될 때의 특성 현상을 도시한 것이다. 도8a 내지 도8e는 하류측상의 발열 부재의 각각이 구동될 때의 특성 현상을 도시한 것이다.

본 발명의 액체 토출 헤드로 인해, 발열 부재(2, 3)들은 액체를 토출하기 위해 소자들을 발생시키는 토출 에너지로써 온도 에너지가 액체에 작용하도록 평탄하고 매끄러운 소자 기판(1)에 장착된다. 그런 후, 소자 기판(1) 상에서, 액체 유동 경로(10)는 발열 부재(2, 3)들에 대해 각각 장착된다. 발열 부재(2, 3)의 각각은 하낭의 액체 유동 경로(10)를 위한 종축 방향으로 배열된다. 다음에, 발열 부재의 각각은 개별적으로 열을 발생할 수 있다. 하류측상의 발열 부재(3)은 상류측상의 발열 부재(2)보다 작은 영역을 가지는데, 이는 작은 토출량을 갖는 각각의 액적을 토출하는 데에 목적이 있다. 적절하게 구동될 수 있는 이 2개의 발열 부재(2, 3)로, 서로 다른 토출량을 가진 액적을 방출할 수 있다.

액체 유동 경로(10)는 토출 포트(18)들과 연통하며, 동시에, 액체를 복수의 액체 유동 경로(10)에 공급하도록 공통 액실(13)와 연통한다. 따라서 이들 각각은 각 토출 포트(18)들로부터 토출되어온 액체량에 대응하는 액체량을 공통 액실(13)로부터 수용한다. 참조 부호(M)는 토출 액체에 의해 형성되는 메니스커스를 표시한다. 메니스커스(M)는 각각의 토출 포트(18) 및 연통되는 액체 유동 경로(10)의 내부벽에 의해 발생되는 모세관 힘에 의해 일반적으로 부압인 공통 액실(13)의 내부압에 대해 토출 포트(18)들의 부근에서 균형이 이루어진다.

액체 유동 경로(10)는 발열 부재(2, 3)와, 천정판(50)이 제공되는 소자 기판(1)에 고착됨으로써 구성되며, 발열 부재(2, 3) 및 토출 액체가 접촉하는 평면 부근의 영역에서, 토출 액체가 기포를 형성할 수 있도록 발열 부재(2, 3)가 신속히 가열되는 곳에서 기포 발생 영역(11, 12)이 존재한다. 각각의 액체 유동 경로(10)를 위해, 가동 부재(31)는 장착되어 적어도 그 일부가 상류측의 기포 발생 영역(11)에 대면하도록 배열되고 발열 부재(2, 3)의 가열에 의해 발생된 기포의 성장과 함께 이동될 수 있다. 가동 부재(31)는 토출 포트(18)를 향한 하류측 상에 자유단(32)을 구비하며, 동시에, 지지 부재(33)에 의해 상류측 상에 지지된다. 특히, 본 발명의 실시예에서, 자유단(32)은 상류측으로의 역파동과 액체 관성에 영향을 주는 상류층 상에서의 기포 성장을 절반으로 억제하기 위해 기포 발생 영역(11)의 중심부에 배열된다. 그 후, 가동 부재(31)가 이동될 수 있는 지지점(33)은 가동 부재(31)를 위한 지지 부재(34)의 지지 부분으로서 작용한다.

기포 발생 영역(11)의 중심부 상에, 스토퍼(조절 부재, 64)는 상류측 상에서 발열 부재(2)에 의해 발생된 기포의 성장을 절반으로 억제하기 위해 특정 범위 내에서 가동 부재의 이동을 조절하도록 위치된다. 공통 액실(13)로부터 토출 포트(18)로의 유동에서, 액체 유동 경로(10)보다 상대적으로 낮은 유동 경로 저항을 나타내는 저 유동 경로 저항 영역(65)이 경계로서 스토퍼(64)를 갖춘 상부측 상에 배치된다. 영역(65)에서의 유동 경로 구조는 어떠한 상부벽을 제공하지 않거나 유동 경로 단면적을 보다 넓게 함으로써, 액체 이동 시에 액체가 유동 경로부터 받는 저항을 적게 하기 위한 것이다.

이런 구조에 의해, 종래 기술과 상이한 특성으로 이루어지는 헤드 구조가 형성되며, 기포 발생 영역(11, 12)을 구비한 각각의 액체 유동 경로(10)는 이동된 가동 부재(31)와 각각의 토출 포트(18)를 제외한 스토퍼(64) 사이의 접촉에 의해 사실상의 밀폐 공간이 된다.

이하 본 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 토출 작동에 대해 상세하게 설명하기로 한다. 이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 액체 토출 헤드에는 하나의 액체 유동 경로(10) 각각에 대하여 2개의 발열 부재(2, 3)가 구비된다. 그러므로, 발열 부재(2와 3) 중 어느 것이 구동되느냐에 따라 여러 토출 모드가 달성될 수 있다.

먼저, 도7a 내지 도7f를 참조하여 상류측 발열 부재(2)가 구동되는 경우의 토출 작동에 관해서 설명하기로 한다.

도7a는 전기 에너지와 같은 에너지가 발열 부재에 인가되기 전의 상태로서 발열 부재가 열을 발생하기 전 상태를 도시한다. 여기에서 중요한 것은 가동 부재(31)가 발열 부재(2)의 가열에 의해 발생된 기포의 각각에 대해 상류측의 기포의 절반과 대면하도록 위치된다는 점과, 가동 부재(31)의 이동을 규제하는 스토퍼(64)가 기포 발생 영역(11)의 중심부 상부에 배치된다는 점이다. 즉, 유동 경로의 구조 및 가동 부재(31)의 각각의 배치 위치로 인해, 상류측 기포의 절반은 가동 부재(31)로 하방 유지된다.

도7b는 기포 발생 영역(11) 내에 충전된 액체의 일부가 발열 부재(2)에 의해 가열되어 기포(40)가 막 비등과 함께 최대로 성장한 상태를 도시한다. 그런 후에, 액체 유동 경로(10) 중의 액체는 기포(40)의 생성에 기초한 압력파에 기인하여 하류측과 상류측으로 이동한다. 이제, 상류측에서, 가동 부재(31)는 기포(40)의 성장으로 이어지는 액체 유동에 의해 이동되고, 하류측에서는, 토출 포트(18)로부터 토출 액적(66)이 토출된다. 여기서, 상류측으로, 즉 공동 액실(13)을 향한 액체 이동은 낮은 유동 경로 저항 영역(65)에 의해 거대한 유동이 된다. 그러나, 가동부재(31)가 스토퍼(64)에 도달하거나 스토퍼와 접촉할 때까지 가동 부재가 이동된 경우, 가동 부재의 더 이상의 이동은 조절되어, 상류측으로의 액체 이동은 그 지점에서 크게 억제된다. 이와 동시에, 상류측으로의 기포(10)의 성장 또한 가동 부재(31)의 존재에 의해 제한된다. 그럼에도 불구하고, 상류측을 향한 방향으로의 액체의 이동력이 크기 때문에, 가동 부재(31)는 가동 부재를 상류측 방향으로 당기는 형태의 응력을 받는다. 또한, 가동 부재(31)에 의해 성장이 억제되는 일부 기포(40)는, 가동 부재(31)의 상부측으로 압출되는 각각의 액체 유동 경로(10)를 형성하는 가동 부재(31)의 측면들과 양 측면 상의 벽들 사이의 약간의 간극을 통과한다. 따라서, 압출된 기포는 본 명세서에서 '압출 기포(41)'로 칭하기로 한다.

도7c는 기포(40)의 수축이 기포의 내부의 부의 압력이 전술한 막 비등에 연속되는 액체 유동 경로 내에서 액체를 하류측으로 이동시키는 것을 극복하는 상태를 도시한다. 이 경우, 기포의 성장에 의해 가해지는 액체의 힘은 상류 방향으로 여전히 크다. 그 결과, 가동 부재(31)는 기포(40)의 수축이 시작된 후 소정 시간 동안 스토퍼(64)와 계속 접촉한다. 대부분의 기포(40)의 수축은 토출 포트(18)로부터 상류 방향으로의 액체 이동을 생성한다. 다시 말하면, 도7b에 도시된 단계 직후에, 스토퍼(64)는 이동된 가동 부재(31)와 접촉하여 토출 포트(18)를 제외하고는 기본적으로 폐형 공간인 기포 발생 영역(11)을 갖는 액체 유동 경로(10)를 형성한다. 결국, 기포(40)의 수축 에너지에 의해 가해지는 에너지는 토출 포트(18)의 주변의 액체를 상류 방향으로 이동시키는 힘으로 작용한다. 결국, 메니스커스(M)는 토출 포트(18)로부터 액체 유동 경로(10)의 내부로 많이 흡인되어 강한 힘으로토출된 액적(66)과 연결된 액체 기둥(column)을 신속히 떼어낸다. 따라서, 도7d에 도시된 바와 같이, 토출 포트(18)의 외부 측면 상에 잔류하는 부액적(67)은 현저히 감소한다.

도7d는 소멸 과정이 완료된 토출 액적(66)과 메니스커스(M)가 차단된 상태를 도시한다. 낮은 유동 경로 저항 영역(65) 내에서, 가동 부재(31)의 탄성은 상류쪽으로의 액체의 이동 작용력을 극복한다. 이어서, 가동 부재(31)는 하향 이동을 시작한다. 이와 함께, 낮은 유동 경로 저항 영역(65) 내의 유동은 하류 방향으로 시작된다. 이와 동시에, 낮은 유동 경로 저항 영역(65)의 하류 방향으로의 유동이 보다 작은 유동 경로 저항을 가지므로, 흐름은 빠르게 커져서, 스토퍼(64) 부분을 통해 액체 유동 경로(10) 내로 유동한다. 그 결과, 메니스커스(M)가 액체 유동 경로(10)의 내부로 흡인되게 하는 유동은 급속히 감소된다. 이어서, 메니스커스(M)는 비교적 느린 속도로 기포 발생이 시작되었던 지점으로 복귀하는 한편, 토출 포트(18) 외부에 잔류하는 액체 기둥을 흡인한다. 이런 방식으로, 메니스커스의 진동을 빠르게 안정시킬 수 있다.

한편, 토출 액적(66)과 토출 액적 직후에 연속되는 부액적(67)은 도7c에 도시된 바와 같이 신속한 메니스커스 흡인으로 인해 서로 매우 근접하게 된다. 여기서, 소위 토출된 액적에 근접해서 뒤따르는 부액적이 비행하는 토출 액적(66) 뒤에 발생되는 와전류에 의해 상기 액적에 흡인되는 슬립 스트림 현상이 발생한다.

다음은 이런 현상에 대해 상세히 설명하기로 한다. 종래의 액체 토출 헤드의 경우, 액적은 액체가 액체 토출 헤드의 토출 포트로부터 토출되는 순간에 구형이 아니다. 이 액적은 그 전단부 상에 구형 부분을 갖는 액체 기둥의 형태로 토출된다. 따라서, 후단부는 주액적 및 메니스커스에 의해 인장되며, 메니스커스로부터 떼어질 때 부액적은 후단부에서 형성된다. 여기에서, 부액적이 주액적과 함께 기록 매체로 비행하는 것으로 알려져 있다. 부액적은 주액적 뒤에서 비행하며, 또한 메니스커스에 의해 흡인된다. 그러므로, 그 토출 속도는 충돌 위치가 주액적의 위치로부터 벗어나도록 하는 정도까지 더 느리다. 이는 불가피하게 인쇄질을 저하시킨다. 본 발명의 액체 토출 헤드에 따르면, 메니스커스를 다시 흡인하는 힘은 전술한 바와 같은 종래의 토출 헤드보다 더욱 크다. 따라서, 후단부에 부여되는 흡인력은 주액적이 토출된 후에 보다 강하다. 따라서, 후단부를 메니스커스로부터 떼어낸 힘은 보다 강해져서 그 시간도 빨라진다. 그러므로, 후단부에 의해 형성된 부액적은 보다 작게 되고, 주액적과 부액적 도트 사이의 거리 또한 더 짧게 형성된다. 더욱이, 후단부가 메니스커스에 의해 긴 시간 동안 흡인되지 않기 때문에, 토출 속도는 더 느려지지 않는다. 따라서, 부액적(67)은 토출 액적(66) 뒤에서 일어나는 슬립 스트림 현상에 의해 주액적에 흡인된다.

도7e는 도7d에 도시된 상태가 더 진행된 상태를 도시한다. 여기서, 부액적(67)은 토출 액적(66)에 더욱 인접하고, 이와 동시에 토출 액적에 흡인된다. 그런 후에, 슬립 스트림 현상에 의해 작용하는 흡인력은 더욱 커진다. 한편, 상류측으로부터 토출 포트(18)를 향한 방향으로의 액체 이동은 가동 부재(31)의 오버슈트 이동이 초기 위치보다 적게 이동하게 하므로 액체가 상류측으로부터 흡인되게 하고 토출 포트(18) 방향으로 압착되게 하는 현상을 발생시킨다. 또한,스토퍼(64)의 존재에 기인한 액체 유동 경로의 단면적의 팽창에 의해, 액체 유동이 토출 포트(18)를 향한 방향으로 증가되어 토출 포트(18)에 대한 메니스커스(M)의 회복 속도를 향상시킨다. 이런 방법으로, 본 실시예의 재충전 특성은 현저히 증가된다.

도7f는 도7e에 도시된 상태가 더 진행되어 부액적(67)이 토출 액적(66) 내로 포획된 상태를 도시한다. 토출 액적(66)과 부액적(67)의 결합체는 다른 실시예의 토출에 의한 임의의 환경 하에서 발생되어야 하는 현상은 아니다. 조건에 따라, 이런 현상은 발생할 수도 또는 전혀 발생하지 않을 수도 있다. 그러나, 부액적을 제거하거나 적어도 부액적의 개수를 줄임으로써, 기록 매체 상의 주액적 및 부액적 도트의 충돌 위치 사이의 편차가 거의 없게 되어 인쇄질에 생길 수도 있는 역효과를 최소화한다. 다시 말하면, 인쇄된 화상의 선명도가 향상되어 인쇄질을 높이고, 이와 동시에 분무(mist)로 형성되는 것을 피할 수 있으며, 이와 같이 형성된 분무가 인쇄 매체 또는 기록 장치의 내부를 더럽힐 수도 있는 손상이 발생하는 것을 줄일 수 있다.

한편, 가동 부재(31)는 오버슈트의 작용에 의해 스토퍼(64)를 향한 방향으로 다시 이동된다. 가동 부재(31)의 형상, 영 계수, 액체 유동 경로 내의 액체의 점도 및 중력에 의해 결정되는 감쇠 진동에 의해 안정되어, 최종적으로는 가동 부재가 초기 위치에서 정지한다. 가동 부재(31)의 상방 이동에 의해, 공동 액실(13)로부터 토출 포트(18)를 향한 방향으로의 액체 유동은 토출 포트 부근에서 메니스커스(M)의 이동을 신속하게 안정시키도록 제어된다. 그러므로, 인쇄질을 저하시키는불안정한 토출 조건을 일으킬 수 있는 메니스커스의 오버슈트 현상 및 다른 요인들을 현저히 줄일 수 있게 된다.

다음은 상류측 발열 부재(2)가 구동되는 경우의 특징적인 효과에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도9는 노즐이 점선으로 사시도로 도시된 것을 제외하고는 도7b와 기본적으로 동일한 상태를 도시하고 있는 도7b에 도시된 헤드의 일부를 도시한 사시도이다. 본 실시예에 따르면, 액체 유동 경로(10)를 구성하는 벽의 양 측벽면과 가동 부재(31)의 양 측부 사이에는 약간의 여유가 있어서 가동 부재(31)를 원활하게 이동시킬 수 있다. 또한, 발열 부재(2)를 사용한 기포의 성장 과정에 있어서, 기포(40)는 가동 부재(31)를 이동시키고, 이와 동시에, 기포는 가동 부재(31)의 상부 측면으로 압출되어 전술한 여유를 통해 낮은 유동 경로 저항 영역(65) 내로 약간 유입된다. 따라서, 유입된 압출 기포(41)는 가동 부재(31)의 후방 측면(기포 발생 영역(11)에 대향한 평면) 주위로 진행하여 가동 부재(31)의 편향을 억제함으로써 토출 특성을 안정시킨다.

또한, 기포(40)의 기포 소멸 과정에 있어서, 압출 기포(41)는 낮은 유동 저항 영역(65)으로부터 기포 발생 영역(11)으로의 액체 유동을 진행하고, 전술한 바와 같은 토출 포트(18)측으로부터의 메니스커스의 빠른 흡인과 함께, 기포 소멸은 신속하게 종료된다. 특히, 압출 기포(41)를 제공함으로써 생성되는 액체 유동에 의해, 기포가 가동 부재(31) 및 액체 유동 경로(10)의 구석부에 존재하게 할 가능성은 거의 없게 된다.

다음은 도8a 내지 도8e를 참조하여 하류측 발열 부재(3)가 구동될 때의 토출 작동에 대해 설명하기로 한다.

도8b는 기포 발생 영역(12) 내에 충전된 액체의 일부가 하류측의 발열 부재(3)에 의해 가열되어 기포(42)가 막 비등과 함께 최대로 성장한 상태를 도시한다. 이어서, 하류측 상에서, 토출 액적(68)은 토출 포트(18)로부터 토출된다. 토출 액적의 크기는, 상류측 발열 부재(2)의 구동에 의해 토출되는 토출 액적(도7a 내지 도7f 참조)의 크기보다 작다. 여기서, 하편, 액체 유동은 상류측에서 일어난다. 그러나, 가동 부재(31)가 그러한 유동에 의해 어느 정도 이동되므로, 상류측으로의 액체 유동은 제한된다.

도8c는 기포의 수축 과정을 도시한다. 이 경우, 기포(42)의 기포 소멸 지점은 발열 부재(3)의 중심으로부터 상류측으로 벗어나 있는데, 그 이유는 기포(42)로부터 공동 액실(13)로의 유동 경로 저항이 유동 경로의 거리가 더 길고 가동 부재(31) 및 스토퍼(64)가 있는 것에 기인하여 단면적이 보다 좁기 때문에 기포(42)로부터 토출 포트(18)로의 유동 경로 저항보다 현저히 더 크기 때문이다. 이는 토출 액적(68)이 충분한 토출 속도를 유지하면서 토출량을 낮은 수준으로 억제하도록 메니스커스(M)가 보다 크게 흡입되는 것을 의미한다.

도8d는 기포 소멸 과정이 종료되고, 또한 토출 액적(68)과 메니스커스(M)가 떼어진 상태를 도시하다. 이 상태에서, 가동 부재(31)는 기포의 기포 소멸 후에 하방으로 이동된다. 따라서, 유동 경로 저항은 작아지고, 메니스커스(M)는 고속으로 회복된다.

도8e에 있어서, 가동 부재(31)는 상류측으로부터의 고속 액체 유동을 억제하기 위해 그 탄성에 의해 상방으로 이동되어, 메니스커스(M)의 작동을 신속하게 안정시킨다. 도7a 내지 도7f의 경우에서와 같이, 메니스커스(M)의 안정적인 이동에 의해 토출 조건을 안정시킬 수 있으며, 따라서 인쇄질을 향상시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 액체 토출 헤드는, 도7a 내지 도7b와 관련하여 설명한 상류측의 각 발열 부재(2) 및 도8a 내지 도8e와 관련하여 설명한 하류측 상의 각 발열 부재(3)를 이용하여 보다 큰 액적에 의해 고속 인쇄를 그리고 보다 작은 액적에 의해 양질의 인쇄를 구현한다.

특히, 보다 큰 액적을 이용하는 발열 부재(2)는 보다 작은 액적을 이용하는 발열 부재(3)의 상류측에 위치되고, 발열 부재(3)에 의해 생성되는 기포(40)는 스토퍼(64)를 이용함으로써 분할되고, 따라서 중심 영역 상의 가동 부재(31)는 고속으로 큰 액적 및 작은 액적을 안정적으로 토출할 수 있게 한다. 또한, 부액적의 개수 및 메니스커스의 진동을 감소시켜, 양질의 인쇄를 달성할 수 있게 된다. 보다 정확히 설명하면, 각 액적의 토출 속도를 어느 정도의 수준으로 또는 고속으로 유지할 필요가 있다. 본 발명에 따르면, 작은 액적을 이용하는 발열 부재(3)는 토출 포트(18)에 인접한 측면 상에 배치되어 토출 속도를 향상시킴과 동시에, 가동 부재(31)의 기능에 의해 메니스커스(M)가 흡인되는 속도를 향상시킴으로써, 토출량이 보다 많아지는 것을 억제한다. 또한, 상류측 상에 있는 보다 큰 액적의 사용을 위한 발열 부재의 배치에 의해, 기포(40)가 가동 부재(31)의 존재로 인해 공통 액실(13) 측으로 성장되는 것을 억제하는 것이 가능해지므로 현저하게 신뢰성 있는토출 상태를 유지할 수 있다.

또한, 액체 유동 경로(10)에 대해 하나의 가동 부재(31)만이 일대일로 배열되기 때문에, 발열 부재(2, 3)의 각각에 대해 가동 부재가 각각 배열되는 경우와 비교해서 가동 부재를 지지하는데 요구되는, 소자 기판(1) 상의 공간을 최소화하는 것이 가능해진다. 또한, 가동 부재(31)의 자유단(32)은 상류측 상의 발열 부재(2) 위에 제공된다. 그 결과, 가동 부재(31)는 기포(40, 42)의 각각의 성장과 더불어 가동 부재(31)의 이동 응답을 보다 양호하게 하기 위해서 더 길어질 필요가 없다. 따라서, 발열 부재(2, 3)의 각각이 고주파수로 구동되면 가동 부재(31)는 액체 유동 경로(10) 내의 기포(40, 42)의 각각과 액체에 대해 신뢰성 있게 작용한다.

지금까지는 액체를 토출하도록 두 개의 발열 부재(2, 3)가 개별적으로 구동되지만, 보다 큰 액적을 토출하도록 두 개의 발열 부재(2)를 한 번에 구동시킬 수 있는 경우에 대해 설명하였다.

이제, 도10a 내지 도10f를 참조해서 두 개의 발열 부재(2, 3)를 한 번에 구동시켜 훨씬 더 큰 액적을 토출하는 방법에 대해 설명하기로 한다.

훨씬 더 큰 액적을 토출하도록 발열 부재(2, 3)를 한 번에 구동시키고자 하는 경우에 토출량은 증대될 수 있지만, 인쇄질은 부액적의 개수의 증가로 인해 저하되는 경향이 있다. 그러나, 본 발명에 따르면 상류측 상의 발열 부재(2)는 하류측 상의 발열 부재(3)가 구동된 후에 지연 타이밍으로 구동된다. 이런 방식으로 토출량을 안정적으로 증대시킬 수 있다.

먼저, 도10a에 도시된 바와 같이, 하류측 상의 발열 부재(3)가 구동되어 기포(42)를 생성시킨다. 다음, 도10b에 도시된 바와 같이, 기포(40)는 발열 부재(3) 구동된 때로부터 약 5 내지 15 ㎲ 후에 상류측 상의 발열 부재(2)의 사용에 의해 생성된다. 이 경우에, 상류측 상의 발열 부재(3)에 의해 생성된 기포(42)는 수축 과정으로 변천된다. 그러나, 토출 포트(18)로의 액체 유동은 토출 속도가 극히 증가될 정도로 추후의 토출을 유지하도록 큰 체적을 갖는 기포(40)의 생성에 의해 발생된다. 그 결과, 훨씬 더 큰 액적의 토출을 안정적인 토출 속도(보통 8 내지 20 m/s. 또는 바람직하게는 10 내지 18 m/s)로 수행하는 것이 가능해진다.

도10c에서, 기포(40, 42)의 기포 소멸과 가동 부재(31)의 이동된 상태에 의해 메니스커스(M)는 고속으로 흡인되어 부액적 개수의 감소를 수행한다. 도10d 등에 도시된 과정에서는 도7d 등의 경우에서와 기본적으로 동일한 작용 효과가 발생된다.

(기타 실시예)

이제, 이하에서는 상술한 액체 토출 방법을 사용해서 헤드에 응용 가능한 각종 실시예들에 대해 설명하기로 한다.

(가동 부재)

도11a 내지 도11c는 가동 부재(31)의 다른 형상을 도시한 도면이다. 도11a는 장방형 형상을 도시하고 있고, 도11b는 가동 부재의 작동을 보다 용이하게 하는 협폭의 지지점측을 갖는 형상을 도시하고 있으며, 도11c는 가동 부재의 견고성을 향상시키도록 광폭의 지지점측을 갖는 형상을 도시하고 있다.

전술한 실시예에 있어서 가동 부재(31)는 3 ㎛ 두께의 니켈로 형성된다. 그러나, 재료는 반드시 그것으로 한정되지는 않는다. 가동 부재를 형성하는 재료로는, 재료가 토출 액체에 대한 내용해성과 내용해성을 가질 뿐만 아니라 가동 부재로서 양호한 상태로 작동할 수 있는 탄성을 갖고 있기만 하면 충분하다.

가동 부재(31)용 재료로는, 은, 니켈, 금, 티타늄, 알루미늄, 플래티늄, 탄탈륨, 스테인레스 강, 인청동, 또는 이들의 합금 등의 고내구성을 갖는 금속; 아크릴로니트릴, 부타디엔, 스티렌 등의 니트릴기 수지; 폴리아미드 등의 아미드기 수지; 폴리카보네이트 등의 카르복실기 수지; 폴리아세탈 등의 알데히드기 수지; 폴리 설폰 등의 설폰기 수지 또는 액정 중합체 또는 기타 수지 및 그 혼합물; 금, 텅스텐, 탄탈륨, 니켈, 스테인레스 강, 또는 이들의 합금 등의 잉크에 대한 높은 내성을 갖는 금속, 또는 잉크에 대해 내성을 얻기 위해서 이들 중 어느 하나가 피복된 것; 또는 폴리 아세탈 등의 아미드기 수지; 폴리아세탈 등의 알데히드기 수지; 폴리에테르 케톤 등의 케톤기 수지; 폴리이미드 등의 이미드기 수지; 페놀 수지 등의 히드록실기 수지; 폴리에틸렌 등의 에틸기 수지; 에폭시 수지 등의 에폭시기 수지; 멜라민 수지 등의 아미노기 수지; 크실렌과 그 화합물 등의 메티롤기 수지; 또는 이산화 실리콘, 질화 실리콘 및 그 화합물 등의 세라믹을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 가동 부재(31)에 있어서는 그러한 목적을 수행하도록 두께가 ㎛ 차수인 가동 부재를 사용하게끔 되어 있다.

이제, 발열 부재와 가동 부재간의 배치 관계에 대해 설명하기로 한다. 발열 부재와 가동 부재를 최적으로 배치하면, 발열 부재에 의한 발포의 수행시 액체 유동을 적절하게 제어하고 액체를 효과적으로 이용할 수 있게 된다.

소위 버블 제트 기록 방법을 채택하고 있는 즉 잉크에 열 에너지 등을 인가함으로써 잉크의 급격한 체적 변화를 수반하는 상태 변화가 이루어지고, 이런 상태 변화에 기초한 작용력에 의해 각각의 토출 포트로부터 잉크가 토출되어 이 잉크를 화상 형성용 기록 매체에 고착시키는 종래 기술에 따르면, 발포가 수행되지 않고 잉크 토출에 기여하지 않는 영역(S)이 존재하고, 이것은 발열 부재의 면적과 잉크 토출량간의 비례 관계와 관련이 있음을 도12의 도면으로부터 명백하게 알 수 있다. 또한, 발열 부재 상에서 관찰 가능한 연소 상태로부터, 발포를 수행하지 않은 상기 영역(S)은 각 발열 부재의 주연부 상에 존재함을 이해할 수 있다. 다음, 발열 부재의 주연부 상의 약 4 ㎛의 폭이 발포에 참가하지 않은 것으로 추정된다.

따라서, 발포 압력을 효과적으로 이용하기 위해서는, 상기 영역이 각 가동 부재의 효과적인 작용을 위한 유효 발포 영역 바로 위에 배열되어야 하며, 상기 유효 발포 영역은 발열 부재의 주연부의 약 4 ㎛ 이상만큼 내측에 있다. 그러나, 본 발명에 있어서는 기포 발생 영역의 거의 중심부에서 상류측과 하류측 상의 액체 유동 경로[이것은 중심으로부터 액체 유동 방향으로 약 ± 10 ㎛ 범위 내에 있음]내에 액체 유동에 작용해서 발포 작용을 발포가 개별적으로 수행되는 단계와 발포가 일체로 수행되는 단계로 분리하는 기포에 대해 주목하였다. 여기서 가장 중요한 사실은 가동 부재가 전술한 중심 영역의 상류측 상의 일부분에만 대면할 수 있게 하는 것을 고려하는 것이다. 본 발명에 따르면, 유효 발포 영역은 약 4 ㎛ 이상만큼 발열 부재의 주연부 내측에 있게 한정된다. 그러나, 이 범위는 반드시 그것으로 제한되지는 않는다. 이 범위는 발열 부재의 종류와 그 형성 방법에 따라 한정될 수 있다.

또한, 전술한 확실히 밀폐된 공간을 양호한 상태로 형성하기 위해서 대기 시에 가동 부재와 발열 부재간의 거리를 10 ㎛ 이하로 설정하는 것이 바람직하다.

(소자 기판)

이제, 소자 기판의 구조에 대해 설명하기로 한다.

도13a 내지 도13b는 본 발명의 액체 제트 헤드를 도시한 수직 단면도이다. 도13a는 후술할 보호막이 제공된 헤드를 도시하고 있다. 도13b는 보호막이 없는 헤드를 도시하고 있다.

각각의 액체 유동 경로(10)를 구성하는 홈과, 액체 유동 경로(10)와 연통된 토출 포트(18)와, 낮은 유동 경로 저항 영역(65)과, 공통 액실(13)이 마련된 천정 판(50)이 소자 기판(1) 상에 배열된다.

소자 기판(1)에 있어서 산화 실리콘막 또는 질화 실리콘막(106)은 절연과 축열을 목적으로 실리콘 등으로 형성된 기판(107)을 위한 것이다. 상기 막 상에는 붕화 하프늄(HfB2), 질화 탄탈륨(TaN), 알루미늄화 탄탈륨(TaAl)으로 형성된 전기 절연층(105)(두께 0.01 내지 0.2 ㎛)과, 알루미늄 등의 배선 전극(104)(두께 0.2 내지 1.0 ㎛)이 도5a에 도시된 바와 같이 발열 부재(2)를 형성하도록 패턴화된다. 배선 전극(104)에 의해 전압이 저항층(105)에 인가되어 이 저항층을 여기시킴으로써 열을 발생시킨다. 배선 전극들 사이의 저항층 상에는 산화 실리콘, 질화 실리콘 등으로 보호층(103)(두께 0.1 내지 2.0 ㎛)이 형성된다. 또한, 보호층 상에는 탄탈륨 등으로 형성된 공동 방지층(102)(두께 0.1 내지 0.6 ㎛)이 얇게 형성되어잉크 또는 각종 기타 액체로부터 저항층(105)을 보호한다.

상세하게는, 기포의 발생과 소멸 시에 발생된 압력파와 충격파는 경성이 아니라 취성을 갖는 산화막의 내구성을 상당히 저하시킬 정도로 극히 강하다. 따라서, 탄탈륨(Ta) 등의 금속성 재료가 공동 방지층(102)용으로 사용된다.

또한, 액체, 액체 유동 경로 구조 및 저항층의 조합에 의해서, 전술한 저항층(105)용으로 제공되는 보호층(103)이 없는 구조가 배열될 수 있다. 그러한 일례가 도13b에 도시되어 있다. 어떠한 보호층(103)도 필요로 하지 않는 저항층(105)용으로 사용되는 재료로는 이리듐-탄탈륨-알루미늄 합금이 거론될 수 있다.

이런 방법으로, 발열 부재 구조는 전극들 사이에 저항층(발열 부재)을 구비하는 것만으로 형성될 수도 있다. 또한, 저항층을 보호하는 보호층을 제공하는 것도 가능할 수 있다.

각각의 발열 부재로는, 발열 유니트로서 전기 신호에 따라 열을 발생시키는 저항층으로 구성된 발열 부재를 사용하는 것이 가능하지만, 발열 부재는 반드시 그것으로 제한되지는 않는다. 발열 부재는 이 발열 부재가 발포 액체 속에서 기포를 생성시킬 수 있기만 하면 그것으로 충분하며, 기포는 토출 액체를 토출할 수 있다. 예를 들어, 레이저 또는 기타 비임을 수용할 때 열을 발생시키는 광-열 변환 소자 또는 고주파수를 수용할 때 열을 발생시키는 발열 유니트를 갖는 발열 부재를 사용하는 것도 가능할 수 있다.

여기에서, 전술한 소자 기판(1)에 대하여, 전술한 발열 유닛을 구성하는 저항층(105)과 그러한 저항층에 전기 신호를 공급하는 배선 전극(104)으로 각각 형성된 장치들 이외에도, 전열 변환 장치들을 선택적으로 구동하기 위해서 반도체 제조 공정에서 트랜지스터, 다이오드, 래치, 이동 정합 장치 또는 기타 몇몇 기능 소자들을 일체로 합체하는 것도 가능하다.

상술한 소자 기판(1)용으로 배열된 전열 변환 장치들의 발열 유니트를 구동시켜 액체를 토출시키기 위해서, 도14에 도시된 장방형 펄스가 저항층(105)에 인가되어 저항층(105)이 배선 전극들 사이에서 급격하게 가열되게 한다. 전술한 각각의 실시예의 헤드에 대해서, 발열 부재는 24V 전압과, 대략 4 μsec의 펄스 폭과, 대략 100 mA의 전류와, 6 kHZ 이상의 전기 신호의 인가에 구동된다. 다음, 액체로서 작용하는 잉크는 전술한 작동에 의해 각각의 토출 포트로부터 토출된다. 그러나, 구동 신호의 상태는 반드시 그것으로 제한될 필요는 없다. 구동 신호가 발포 액체를 적절하게 발포시킬 수 있기만 충분하다.

(토출 액체)

상술한 액체들 중에서, 액체(기록 액체)로서 종래의 버블 제트 장치용으로 사용 가능한 조성을 갖는 잉크를 기록용으로 사용하는 것도 가능하다.

또한, 저 발포 성능을 갖는 액체, 즉 열의 인가에 의해 그 특성이 쉽게 변질되거나 열화되는 액체, 또는 기타 몇몇 액체들 중에서 통상적으로 용이하게 사용될 수 없는 고점성 액체를 이용하는 것도 가능하다.

그러나, 토출 액체 자체가 그 성질상 토출, 발포, 가동 부재의 작동 등을 저해하는 경향이 있는 액체의 사용을 방지하는 것이 바람직하다.

기록용 토출 액체로는 고점성 잉크 등을 이용하는 것도 가능하다. 이외에도, 본 발명에 따르면, 토출 액체용으로 채택 가능한 액체로서 이하의 조성을 갖는 기록 액체를 사용함으로써 기록이 수행된다:

염료 잉크 조성(점성 2cP)

(C-1, 푸드 블랙 2) 칼라 3 wt%

디에틸렌 글리콜 10 wt%

디오디글리콜 5 wt%

에탄올 5 wt%

물 77 wt%

토출력의 증대에 의해 잉크의 토출 속도가 빨라져서 액적의 충돌 정밀도가 향상된 우수한 상태로 기록 화상을 얻는 것이 가능해진다.

(액체 토출 헤드의 구조)

도15는 본 발명에 따른 액체 토출 헤드의 전체 구조를 도시한 분해 사시도이다.

다수의 발열 부재(2)가 마련된 소자 기판(1)은 알루미늄 등에 의해 형성된 지지 부재(70) 상에 배열된다. 가동 부재(31)를 지지하는 지지 부재(34)는 각각의 가동 부재는 공통 액실(13)측 상의 각각의 발열 부재(2)의 반부에 대면하도록 배치된다. 또한, 소자 기판 부재 상에는 액체 유동 경로(10)를 구성하는 다수의 홈과, 공통 액실(13)의 오목 홈을 갖는 천정 판(50)이 배치된다.

(측면 발포형)

여기서는 평행한 면 상에서 상호 대면한 발열 부재와 토출 포트를 구비하고,도1a 내지 도1f와 도5a 내지 도5f와 관련해서 설명한 액체 토출 원리를 적용한 측면 발포형 헤드에 대해 설명하기로 한다. 도16a 및 도16b는 측면 발포형 헤드를 도시한 도면이다.

도16a 및 도16b에서, 소자 기판(1) 상에 배열된 발열 부재(2)와 천정 판(50) 상에 형성된 토출 포트(18)는 상호 대면하게 배열된다. 토출 포트(18)의 각각은 발열 부재(2) 상을 통과하는 액체 유동 경로(10)와 연통된다. 액체 및 발열 부재(2)가 접촉 상태에 있는 표면 영역의 근방에 기포 발생 영역이 존재한다. 두 개의 가동 부재(31)는 각각이 발열 부재의 중심을 통과하는 표면에 대해 평면 대칭인 형태로 소자 기판(1) 상에 지지된다. 가동 부재(31)의 자유단은 발열 부재(2) 상에서 상호 대면하게 위치된다. 또한, 각각의 가동 부재(31)는 발열 부재(2)로 동일한 돌출 영역을 갖고 가동 부재(31)의 각각의 자유단은 원하는 크기 내에서 상호 이격된다. 각각의 가동 부재가 발열 부재의 중심을 지나는 격리 벽에 의해 격리되는 것이 취해 지면, 각각의 가동 부재의 자유단은 각각 발열 부재의 중심의 근처에 위치된다.

각각의 스토퍼(64)는 각각의 가동 부재(31) 이동을 확실한 배치 내로 조절하기 위한 천정 판(50)을 위해 배열된다. 유동 내에서 공통 액실(13)으로부터 토출 포트(18)로, 낮은 유동 경로 저항 영역(65)은 스토퍼(64)를 구비한 상류측 상에 경계로써 배열되는 액체 유동 경로(10)에 비해 비교적 낮은 유동 저항을 갖는다. 이 영역(65) 내에서, 유동 경로 구조은 액체 유동 경로(10)의 단면적 보다 더 넓은 유동 경로 단면을 갖고, 따라서 저항은 더 작아지고 액체 변화는 액체가 이동할 때액체로부터 수용한다.

본 발명의 실시예에 따른 구조의 영향과 특성적인 기능을 서술한다.

도16a는 발열 부재(2)에 의해 가열된 기포 발생 영역(11) 내에서 충전되는 액체의 부분적인 상태와 기포(40)가 막비등과 함께 최대로 성장되는 상태가 도시된다. 기포(40)의 발생에 의해 쓰인 압력에 의한 이런 결합에서, 액체 유동 경로(10) 내의 액체는 토출 포트(18) 방향으로 이동되고, 각각의 가동 부재(31)는 토출 포트(18)의 외부로 이송 준비가 된 토출 액적(66)에 의한 기포의 성장에 의해 제거된다. 액체 이동은 공통 액실(13) 방향으로 향한 각각의 낮은 유동 경로 저항 영역(65)에 의해 큰 유동으로 된다. 그러나, 두 개의 가동 부재(31)는 각각의 스토퍼(64)와 접촉 또는 인접되어 이동되고, 다른 추가적인 이동은 조절된다. 공통 액실(13) 방향으로 향한 액체 이동은 또한 대부분 제한된다. 동시에, 상류측으로의 기포의 성장은 가동 부재(31)에 의해 또한 제한된다. 그러나, 상류측으로의 액체의 이동력이 커짐으로 인해 기포의 일부는 가동 부재(31)의 측면 부분과 액체 유동 경로(10)를 형성하는 측벽 사이의 간격을 통해 가동 부재(31)의 상부 표면 측면 상에 돌출된 기포의 성장은 각각의 가동 부재(31)에 의해 제한된다. 즉, 제한된 기포(41)가 여기에 형성된다.

일종의 막비등 후 기포(40) 수축이 시작될 때, 상류 방향에서 액체의 힘은 대부분 남는다. 따라서, 각각의 가동 부재(31)는 스토퍼(64)와 접촉으로 유지된다. 그러므로, 수축된 기포(40)는 토출 포트(18)로부터 상류측 방향으로 액체 이동을 대부분 발생시킨다. 또한, 메니스커스는 토출 포트(18)로부터 대부분 액체유동 경로(10) 내로 견인될 때, 그로인해 중단된 액체 기둥은 강한 힘의 인가에 의해 빠르게 토출 액적(66)과 연결된다. 결국, 액적 토출 포트(18)가 외부 측면에 남아있는 부 액적은 작아진다.

기포 소멸 과정이 대부분 완성될 때, 각각의 가동 부재(31)의 회복력은 각각의 낮은 유동 경로 저항 영역(65) 내의 상류 방향으로 액체 이동을 극복하고, 각각의 가동 부재(31)의 하향 이동은 시작되고 또한, 상기 이동과 함께 유동의 하류 방향도 낮은 유동 경로 저항 영역(65) 내에서 시작된다. 유동 내에서 하류 방향으로 낮은 유동 경로 저항 영역(65) 내로 유동 경로 저항이 더 작아짐으로, 이런 흐름은 각각의 스토퍼(64)를 통해 액체 유동 경로(10) 내로 대부분이 빠르게 유동된다. 도16b는 참조 부호 A 및 B에 의해 표시된 기포(40)의 기포 소멸 과정 내의 유동을 도시한다. 유동 A는 공통 액실(13)로부터 가동 부재(31)의 상부 측면(발열 부재에 대향된 면)을 통해 토출 포트(18) 방향으로 유동되는 액체의 유동 성분을 나타낸다. 유동 B는 가동 부재(31)와 발열 부재(2) 양 측면을 통해 유동되는 액체의 유동 성분을 나타낸다.

전술된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라, 토출용 액체 사용은 액체의 재충전 속도를 높게 만들기 위해 낮은 유동 경로 저항 영역(65)으로부터 공급된다. 또한, 유동 경로 저항은 각각의 낮은 유동 경로 저항 영역(65)에 인접되어 배열된 공통 액실(13)의 제공에 의해 더 작게 유지되어 높은 재충전 수행이 가능해진다.

또한 기포(40)의 기포 소멸 과정에서, 압출된 기포(41)는 각가의 낮은 유동 경로 저항 영역(65)으로부터 기포 발생 영역(11)로 액체를 증진시킨다. 전술된 바와 같이, 기포 소멸은 토출 포트(18) 측면으로부터 메니스커스의 고속 인쇄와 협력하여 빠르게 완성된다. 특히, 가동 부재 상에서, 또는 압출된 기포(41)의 제공에 의해 수행되는 액체 유동에 의한 액체 유동 경로(10)의 코너 내에서 기포가 침체되는 것은 불가능하다.

(액체 토출 장치)

도17은 도1a 및 1f와 도16a 및 도16b와 관련해서 도시된 액체 토출 헤드 구조를 갖는 액체 토출 장치의 구조를 도시한 개략도이다. 토출 액체로 잉크를 사용하는 특히, 잉크 토출 기록을 하기 위한 장치의 본 발명의 실시예를 위한 서술이다. 액체 토출 장치의 캐리지(HC)는 그 위에 잉크를 포함하는 액체 탱크 유니트(90)와 액체 토출 가열 유니트(200)가 분리 가능하게 장착되는 헤드 카트리지를 장착한다. 상기 캐리지는 기록 매체 이송 수단에 의해 이송되는 기록 시트와 같은 기록 매체(150)의 폭 방향으로 상응될 수 있다.

구동 신호가 구동 신호 공급 수단(도시되지 않음)으로부터 캐리지 상의 액체 토출 수단으로 공급될 때, 기록 액체는 구동 신호에 따라 액체 토출 가열부로부터 기록 매체로 토출된다.

또한, 본 실시예의 액체 토출 장치에 따르면, 기록 매체 이송 수단과 더욱이 캐리지를 구동하기 위한 구동원으로 작용하는 모터(111)와, 구동원에서 캐리지까지 구동력을 전달하는 기어(112, 113)와, 캐리지 샤프트(115)가 제공된다. 이 기록 장치 및 기록 장치에 적용되는 액체 토출 방법으로, 다양한 종류의 기록 매체 상으로 액체를 토출시킴으로써 기록 대상의 양호한 화상을 얻을 수 있다.

도18은 본 발명의 액체 토출 방법 및 액체 토출 헤드의 이용에 의한 잉크 토출 기록을 하기 위한 장치 본체의 블록 선도이다.

기록 장치는 주 컴퓨터로부터 제어 신호인 인쇄 정보를 수신한다. 인쇄 정보는 인쇄 장치 내부의 입력 인터페이스 장치(301) 상에 일시적으로 보관되고, 동시에, 기록 장치 내에서 처리될 수 있고 헤드 구동 신호를 공급하기 위한 수단으로 이중으로 기능하는 CPU(302) 내로 입력되는 데이터로 변환된다. CPU(302)는 ROM(303)에 저장된 제어 프로그램에 따라 RAM(304) 및 다른 주변 장치를 이용함으로써 CPU(302) 내로 입력된 데이터를 처리하고, 따라서 입력된 데이터를 인쇄에 이용되는 데이터(화상 데이터)로 변환시킨다.

또한, CPU(302)는 기록 매체 상의 적절한 위치 상에 화상 데이터를 기록하기 위해 기록 매체 및 기록 헤드가 화상 데이터와 동기되는 것을 가능하게 하는 구동 모터를 구동하기 위해 구동 데이터를 발생시킨다. 화상 데이터 및 모터 구동 데이터는 헤드 구동기(307) 및 모터 구동기(305)를 통해 헤드(200) 및 구동 모터(306)에 전달되고, 따라서 각각 제어된 시기에 의해 구동되는 헤드 및 모터에 의해 화상을 형성한다.

그 위에 잉크 또는 다른 액체를 제공하기 위한 상기의 기록 장치에 적합한 기록 매체에 있어서, 다양한 종이 및 OHP 시트와, 컴팩트 디스크 및 장식판에 이용 가능한 플라스틱 재료와, 직물 섬유와, 알루미늄과, 구리와, 몇몇의 다른 금속 재료와, 쇠가죽, 돼지 가죽 또는 인조 가죽과 같은 피혁 재료와, 목재, 합판, 대나무와 같은 목재와, 타일과 같은 세라믹 재료와, 몇몇의 다른 재료들 중의 스폰지 또는 다른 3차원 구조재가 있다.

또한, 전술한 기록 장치에 있어서, 다양한 종이 및 OHP 시트 등에 기록하는 인쇄 장치와, 컴팩트 디스크와 같은 플라스틱 재료 상에 기록하기 위해 플라스틱을 이용하는 기록 장치와, 금속판 상에 기록하기 위해 금속을 이용하는 기록 장치와, 피혁 재료 상에 기록하기 위해 피혁 재료를 이용하는 기록 장치와, 목재 상에 기록하기 위해 목재를 이용하는 기록 장치와, 세라믹 재료 상에 기록하기 위해 세라믹 재료를 이용하는 기록 장치와, 스폰지 또는 몇몇의 다른 3차원 망상 구조재 상에 기록하기 위한 기록 장치가 있다. 본원에서, 또한, 직물 인쇄 장치가 섬유 등에 기록하기 위해 포함된다.

또한, 각각의 이런 액체 토출 장치에 이용되는 토출 액체에 있어서, 각각의 기록 매체 및 기록 조건에 적합한 액체를 이용하는 것으로 충분하다.

본 발명에 따르면, 기포 및 토출 포트측의 액체뿐만 아니라 공급측의 액체가 가동 부재의 존재 및 전체 액체 유동 경로의 구조에 의해 억제될 수 있고, 각 토출 액적 형성 과정을 제어하여 부액적 도트들을 감소시키며 토출 작동에서 부액적 도트들을 실질적으로 제거하게 설계된 액체 토출 방법 및 액체 토출 헤드를 제공할 수 있고, 기록 장치에 요구되는 구조물의 시스템 하중을 경감시킴으로써 부액적의 존재 및 메니스커스의 변동으로 인한 단점을 제거할 수 있다.

Claims

액체 내에 기포를 발생시키기 위해 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체를 토출시키는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역에 배치된 가동 부재와,

상기 가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 구비하며,

기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출되고,

상기 액체 유동 경로는 가동 부재의 상류 상의 액체가 기포 소멸 중에 기포 발생 영역으로 유동하는 것을 허용하도록 가동 부재의 측면 상에 배치된 간격을 구비하고, 기포 발생 중에 기포를 보유하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제1항에 있어서, 상기 발열 부재와 토출 포트는 선형 연통된 상태인 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제1항에 있어서, 상기 가동 부재는 상기 토출 포트쪽 방향의 액체 유동에 대해 상류 방향으로 성장되는 기포만을 억제하도록 배열된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제1항에 있어서, 상기 가동 부재는 자유단을 구비하고, 상기 자유단은 사실상 기포 발생 영역의 중심부 상에 위치된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제1항에 있어서, 상기 액체 유동 경로의 유동 저항은 상기 가동 부재가 대기 상태에서 경계부로서의 상기 조절 부재를 구비한 하류측 상에서 보다 상류측 상에서 더 낮은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제4항에 있어서, 상기 가동 부재의 조절 부재와의 접촉은 상기 자유단 근처에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제1항에 있어서, 상기 조절 부재는 상기 액체 유동 경로 내에서 가동 부재로부터의 거리를 국부적으로 작게 함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제1항에 있어서, 상기 간격의 폭은 8 내지 13 ㎛인 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제1항에 있어서, 상기 토출 포트는 상기 발열 부재 위에 배열된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제9항에 있어서, 상기 가동 부재는 다수의 각 발열 부재 내에 형성되고, 상기 다수의 가동 부재는 상기 발열 부재의 기포 발생 중심에 대해 대칭으로 형성된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
액체에 기포를 발생시키기 위해 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체를 토출시키는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역에 배치된 가동 부재와,

가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 구비하며,

기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출되고,

상기 조절 부재는 상기 액체 유동 경로의 기포 발생 영역을 면하도록 배치되고, 기포 발생 영역을 갖는 상기 액체 유동 경로는 상기 이동된 가동 부재의 자유단의 근처가 상기 조절 부재와 접촉하고 있을 때 배출 포트를 제외하고는 폐쇄된 공간으로 되고, 상기 가동 부재는 기포가 최대 부피를 나타내기 전에 상류측으로 탄력적으로 압출되도록 이동되어서, 압출된 부분은 기포 수축 단계에서 그 탄성에 의해 하류측으로 이동되도록 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제11항에 있어서, 상기 발열 부재 및 토출 포트는 선형 연통된 상태에 있는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제11항에 있어서, 상기 가동 부재는 상기 토출 포트쪽 방향의 액체 유동에 대해 상류 방향으로 성장되는 기포만을 억제하도록 배열된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제11항에 있어서, 상기 가동 부재는 자유단을 구비하고, 상기 자유단은 사실상 기포 발생 영역의 중심부 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제11항에 있어서, 상기 액체 유동 경로의 유동 저항은 상기 가동 부재가 대기 상태일 때 경계부로서 상기 조절 부재를 구비한 하류측서보다 상류측에서 더 낮은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제14항에 있어서, 상기 조절 부재의 상기 가동 부재와의 접촉은 상기 자유단 근처에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제11항에 있어서, 상기 조절 부재는 상기 액체 유동 경로 내에서 가동 부재로부터의 거리를 국부적으로 작게 함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제11항에 있어서, 상기 토출 포트는 상기 발열 부재의 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제18항에 있어서, 상기 가동 부재는4 다수의 각 발열 소자 내에 형성되고, 상기 다수의 가동 부재는 상기 발열 부재의 기포 발생 중심에 대해 대칭으로 형성된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
액체 내에 기포를 발생시키기 위해 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체를 토출시키는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역에 배치된 가동 부재와,

상기 가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 포함하며,

기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 상기 토출 포트로부터 토출되고,

기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로는 상기 이동된 가동 부재가 상기 조절 부재와 사실상 접촉할 때 상기 토출 포트를 제외하고는 본질적으로 밀폐 공간이 되고, 기포는 최대 기포 발생시 상기 공간 내에서 액체 유동을 방지하지 않는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제20항에 있어서, 상기 발열 부재와 토출 포트는 선형 연통된 상태인 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제20항에 있어서, 상기 가동 부재는 상기 토출 포트쪽 방향의 액체 유동에 대해 상류 방향으로 성장하는 기포만을 억제하도록 배열된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제20항에 있어서, 상기 가동 부재는 자유단을 구비하고, 상기 자유단은 사실상 기포 발생 영역의 중심부 상에 위치된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제20항에 있어서, 상기 액체 유동 경로의 유동 저항은 상기 가동 부재가 대기 상태에서 경계부로서의 상기 조절 부재를 구비한 하류측 상에서 보다 상류측 상에서 더 낮은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제23항에 있어서, 상기 가동 부재의 조절 부재와의 접촉은 상기 자유단 근처에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제20항에 있어서, 상기 조절 부재는 상기 액체 유동 경로 내에서 가동 부재로부터의 거리를 국부적으로 작게 함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제20항에 있어서, 상기 토출 포트는 상기 발열 부재의 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제27항에 있어서, 상기 가동 부재는 다수의 각 발열 부재 내에 형성되고, 상기 다수의 가동 부재는 상기 발열 부재의 기포 발생 중심에 대해 대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
액체 내에 기포를 발생시키기 위해 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체를 토출시키는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역에 배치된 가동 부재와,

사기 가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 포함하며,

기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 상기 토출 포트로부터 토출되고,

기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로는 상기 이동된 가동 부재가 상기 조절 부재와 사실상 접촉할 때 상기 토출 포트를 제외하고는 본질적으로 밀폐 공간이 되고, 기포가 최대로 성장될 때 상기 가동 부재를 향하고 상기 공간 내의 기포 발생 영역의 하류측상의 액체와 연속적으로 연결되는 유체가 존재하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
액체 내에 기포를 발생시키기 위해 열에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체를 토출시키는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트와 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역에 배치된 가동 부재와,

상기 가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 포함하며,

기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 상기 토출 포트로부터 토출되고,

기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로는 상기 이동된 가동 부재가 상기 조절 부재와 사실상 접촉할 때 상기 토출 포트를 제외하고는 본질적으로 밀폐 공간이 되고, 기포는 최대 기포 발생시 상기 가동 부재의 접촉 부분을 덮지 않는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
액체 내에 기포를 발생시키기 위해 액체 유동 경로 내의 액체를 가열하기 위한 발열 부재와,

기포의 성장에 따른 압력에 의해 상기 액체를 토출시키기 위해 상기 액체 유동 경로의 하류측과 연통하는 토출 포트와,

상기 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역 내에 배치된 가동 부재와,

상기 가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 포함하며,

상기 발열 부재와 상기 토출 포트는 선형 연통 상태에 있고, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 상기 토출 포트로부터 토출되고,

상기 조절 부재는 기포 발생 영역을 향하도록 배치되고, 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로는 상기 이동된 가동 부재가 상기 조절 부재와 사실상 접촉할 때 상기 토출 포트를 제외하고는 본질적으로 밀폐 공간이 되고, 상기 가동 부재는 가동 부재에 의해 덮여지는 영역 상의 액체가 가동 부재의 측면으로부터 배출 유동하도록 기포 소멸시에 상기 발열 부재의 일부를 덮는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제31항에 있어서, 상기 액체는 상기 발열 부재의 상류측으로부터 배출 유동하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제31항에 있어서, 상기 가동 부재는 상기 토출 포트를 향한 방향으로의 액체 유동에 대해 상류 방향으로 성장되는 기포만을 억제하도록 배열된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제31항에 있어서, 상기 가동 부재는 자유단을 구비하고, 상기 자유단은 사실상 기포 발생 영역의 중심부 상에 위치된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제31항에 있어서, 상기 액체 유동 경로의 유동 저항은 상기 가동 부재가 대기 상태에서 경계부로서의 상기 조절 부재를 구비한 하류측 상에서 보다 상류측 상에서 더 낮은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제34항에 있어서, 상기 가동 부재의 조절 부재와의 접촉은 상기 자유단 근처에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제31항에 있어서, 상기 조절 부재는 상기 액체 유동 경로 내의 가동 부재로부터의 거리를 국부적으로 작게 함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제31항에 있어서, 상기 토출 포트는 상기 발열 부재의 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제38항에 있어서, 상기 가동 부재는 다수의 각 발열 부재 내에 형성되고, 상기 다수의 가동 부재는 상기 발열 부재의 기포 발생 중심에 대해 대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제31항에 있어서, 상기 액체를 상기 액체 유동 경로로 공급하기 위한 액체 챔버를 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제40항에 있어서, 지지 부재는 상기 가동 부재용 기판 상에 형성되고, 상기 지지 부재는 상기 액체 챔버 부분 내에 배치되고, 각각의 이동 부재와 발열 부재 사이의 거리는 10 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제40항에 있어서, 상기 액체는 상기 액체 챔버 부분으로부터 배출 유동되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
액체 내에 기포를 발생시키기 위해 액체 유동 경로 내의 액체를 가열하기 위한 발열 부재와,

기포의 성장에 따른 압력에 의해 상기 액체를 토출시키기 위해 상기 액체 유동 경로의 하류측과 연통하는 토출 포트와,

상기 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역 내에 배치된 가동 부재와,

상기 가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 포함하며,

상기 발열 부재와 상기 토출 포트는 선형 연통 상태에 있고, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 상기 토출 포트로부터 토출되고, 상기 조절 부재는 기포 발생 영역을 향하도록 배치되고, 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로는 상기 이동된 가동 부재가 상기 조절 부재와 사실상 접촉할 때 상기 토출 포트를 제외하고는 본질적으로 밀폐 공간이 되고, 상기 가동 부재는 기포 소멸시에 기포의 소멸 지점을 덮는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제43항에 있어서, 상기 가동 부재는 상기 토출 포트를 향한 방향으로의 액체 유동에 대해 상류 방향으로 성장되는 기포만을 억제하도록 배열된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제43항에 있어서, 상기 가동 부재는 자유단을 구비하고, 상기 자유단은 기포 발생 영역의 중심부 상에 위치된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제43항에 있어서, 상기 액체 유동 경로의 유동 저항은 상기 가동 부재가 대기 상태에서 경계부로서의 상기 조절 부재를 구비한 하류측 상에서 보다 상류측 상에서 더 낮은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제45항에 있어서, 상기 가동 부재의 조절 부재와의 접촉은 상기 자유단 근처에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제43항에 있어서, 상기 조절 부재는 상기 액체 유동 경로 내의 가동 부재로부터의 거리를 국부적으로 작게 함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제43항에 있어서, 상기 토출 포트는 상기 발열 부재의 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제49항에 있어서, 상기 가동 부재는 다수의 각 발열 부재 내에 형성되고, 상기 다수의 가동 부재는 상기 발열 부재의 기포 발생 중심에 대해 대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
액체를 토출하기 위한 토출 포트와,

상기 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키기 위한 다수의 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포 발생 영역을 향하도록 상기 액체 유동 경로 내에 배치되고, 상기 토출 포트를 향한 방향으로 액체 유동에 대해 하류측상에 자유단을 갖는 가동 부재를 포함하며,

상기 가동 부재는 다수의 기포 발생 영역 중에서 상기 토출 포트쪽으로의 액체 유동 방향으로 상류측의 기포 발생 영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제51항에 있어서, 기포의 성장에 따른 상기 가동 부재의 이동을 조절하는 조절 부재를 더 포함하고, 상기 액체 유동 경로는 상기 조절 부재와 사실상 접촉하도록 이동하는 가동 부재에 의해 상기 토출 포트쪽으로의 액체 유동 방향으로 분리되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제51항에 있어서, 상기 가동 부재는 자유단을 구비하고, 상기 자유단은 상류측 상의 기포 발생 영역의 중심부에 위치한 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제51항에 있어서, 토출 포트 쪽으로의 액체 유동 방향에 대한 하류측 상의 기포 발생 영역이 상류측 상의 기포 발생 영역보다 작은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제51항에 있어서, 기포를 생성하기 위해 열을 발생하는 발열 부재가 기포 발생 영역 각각에 대하여 마련된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제55항에 있어서, 발열 부재 각각이 개별적으로 구동가능한 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
액체 토출 장치에 있어서,

제1항 내지 제56항 중 어느 한 항에 따른 액체 토출 헤드와,

액체 토출 헤드로부터 토출된 액체를 수용하는 기록 매체를 반송하는 기록 매체 반송 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
제57항에 있어서, 잉크가 기록을 위해 기록 매체에 잉크가 점착되도록 액체 토출 헤드로부터 토출되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
액체 내에 기포를 생성하기 위해 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체를 토출시키는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역에 배치된 가동 부재와,

가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 갖는 액체 토출 헤드를 사용하고,

액체가 기포 발생시의 에너지에 의해 토출 포트로부터 토출되도록 된 액체 토출 방법에 있어서,

기포가 성장할 때 가동 부재에 의해 기포를 유지하는 단계와,

기포 소멸 중에 가동 부재의 상류측에 있는 액체가 가동 부재의 측면에 마련된 갭을 통해서 기포 발생 영역으로 유동할 수 있게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제59항에 있어서, 기포의 성장에 따라 가동 부재를 이동시키는 단계와,

가동 부재가 조절 부재에 접촉한 상태에서 기포를 가동 부재의 측면 상의 갭으로부터 배출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제59항에 있어서, 가동 부재가 상류 방향으로의 액체 이동 및 기포의 성장에 의해 상류 방향으로 견인된 형태의 응력을 수용하도록 조절 부재에 접촉한 후에 기포의 소멸을 개시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제59항에 있어서, 가동 부재가 조절 부재에 계속 접촉한 상태에서 기포를 수축시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제59항에 있어서, 액체를 가동 부재가 조절 부재에 계속 접촉한 상태에서 가동 부재의 측면으로부터 기포 발생 영역으로 유동할 수 있게 해주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제62항에 있어서, 가동 부재가 조절 부재에 계속 접촉한 상태에서 기포를 수축시키는 단계에서, 기포의 수축에 따른 액체 이동이 상류 방향에서 토출 포트로부터 주로 안내되어 메니스커스를 토출 포트 쪽으로 신속하게 견인하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제64항에 있어서, 기포 수축 공정 단계 중에, 가동 부재가 조절 부재로부터 분리되어서 메니스커스의 견인이 갑작스럽게 정지되는 것을 방지하기 위해 기포 발생 영역에서 하류 방향으로 액체 유동을 생성하게 되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
액체 내에 기포를 생성하기 위해 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체를 토출시키는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역에 배치된 가동 부재와,

가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 갖는 액체 토출 헤드를 사용하고,

액체가 기포 발생시의 에너지에 의해 토출 포트로부터 토출되도록 된 액체 토출 방법에 있어서,

기포가 최대로 발생하기 전에 가동 부재를 반드시 조절 부재에 접촉시키고,토출 포트를 제외하고 본질적으로 밀폐된 공간에 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로를 만들도록 가동 부재를 상류측에 대해 탄성적으로 압출되게 이동시키는 단계와,

기포 수축 단계에서 가동 부재의 탄성에 의해 가동 부재의 압출 부분을 하류측으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제66항에 있어서, 가동 부재가 조절 부재에 계속 접촉한 상태에서 기포를 수축시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제67항에 있어서, 가동 부재가 조절 부재에 계속 접촉한 상태에서 기포를 수축시키는 단계에서, 기포의 수축에 따른 액체 이동이 상류 방향에서 토출 포트로부터 주로 안내되어 메니스커스를 토출 포트 쪽으로 신속하게 견인하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제68항에 있어서, 기포 수축 공정 단계 중에, 가동 부재가 조절 부재로부터 분리되어서 메니스커스의 견인이 갑작스럽게 정지되는 것을 방지하기 위해 기포 발생 영역에서 하류 방향으로 액체 유동을 생성하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
액체 내에 기포를 생성하기 위해 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체를 토출시키는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역에 배치된 가동 부재와,

가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 갖는 액체 토출 헤드를 사용하고,

액체가 기포 발생시의 에너지에 의해 토출 포트로부터 토출되도록 된 액체 토출 방법에 있어서,

기포가 최대로 발생하기 전에 가동 부재를 반드시 조절 부재에 접촉시키고, 최대 기포 발생시에 상기 공간에서 액체 유동을 차단하기 위해 기포 발생을 허용하지 않는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제70항에 있어서, 가동 부재가 상류 방향으로의 액체 이동 및 기포의 성장에 의해 상류 방향으로 견인된 형태의 응력을 수용하도록 조절 부재에 접촉한 후에 기포의 소멸을 개시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제70항에 있어서, 가동 부재가 조절 부재에 계속 접촉한 상태에서 기포를 수축시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제72항에 있어서, 가동 부재가 조절 부재에 계속 접촉한 상태에서 기포를 수축시키는 단계에서, 기포의 수축에 따른 액체 이동이 상류 방향에서 토출 포트로부터 주로 안내되어 메니스커스를 토출 포트 쪽으로 신속하게 견인하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제73항에 있어서, 기포 수축 공정 단계 중에, 가동 부재가 조절 부재로부터 분리되어서 메니스커스의 견인이 갑작스럽게 정지되는 것을 방지하기 위해 기포 발생 영역에서 하류 방향으로 액체 유동을 생성하게 되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
액체 내에 기포를 발생시키기 위해 액체 유동 경로 내의 액체를 가열하기 위한 발열 부재와, 기포의 성장에 따른 압력에 의해 상기 액체를 토출시키기 위해 상기 액체 유동 경로의 하류측과 연통하는 토출 포트와, 상기 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역 내에 배치된 가동 부재와, 상기 가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 포함하고, 상기 발열 부재와 토출 포트가 선형 연통 상태에 있는 액체 토출 헤드를 사용하고, 액체가 기포 발생시의 에너지에 의해 토출 포트로부터 토출되도록 된 액체 토출 방법에 있어서,

토출 포트를 제외하고 본질적으로 밀폐된 공간에 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로를 만들도록 기포가 최대로 발생하기 전에 가동 부재를 반드시 조절 부재에 접촉시키는 단계와,

기포의 소멸 전에 가동 부재가 발열 부재의 일부를 덮도록 하는 단계와,

가동 부재에 의해 덮인 영역 상의 액체가 가동 부재의 측면으로부터 유출되게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제75항에 있어서, 가동 부재가 상류 방향으로의 액체 이동 및 기포의 성장에 의해 상류 방향으로 견인된 형태의 응력을 수용하도록 조절 부재에 접촉한 후에 기포의 소멸을 개시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제75항에 있어서, 가동 부재가 조절 부재에 계속 접촉한 상태에서 기포를 수축시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제77항에 있어서, 가동 부재가 조절 부재에 계속 접촉한 상태에서 기포를 수축시키는 단계에서, 기포의 수축에 따른 액체 이동이 상류 방향에서 토출 포트로부터 주로 안내되어 메니스커스를 토출 포트 쪽으로 신속하게 견인하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제78항에 있어서, 기포 수축 공정 단계 중에, 가동 부재가 조절 부재로부터 분리되어서 메니스커스의 견인이 갑작스럽게 정지되는 것을 방지하기 위해 기포 발생 영역에서 하류 방향으로 액체 유동을 생성하게 되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제77항에 있어서, 액체가 발열 부재의 상류측 상에서 유출되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
액체 내에 기포를 발생시키기 위해 액체 유동 경로 내의 액체를 가열하기 위한 발열 부재와,

상기 기포의 성장에 따른 압력에 의해 상기 액체를 토출시키기 위해 상기 액체 유동 경로의 하류측과 연통하는 토출 포트와,

상기 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생시키도록 하는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 이동되도록 기포 발생 영역 내에 배치된 가동 부재와,

상기 가동 부재의 이동을 소정 범위 내에서 조절하는 조절 부재를 포함하고,

상기 발열 부재와 토출 포트가 선형 연통 상태에 있는 액체 토출 헤드를 사용하고,

액체가 기포 발생시의 에너지에 의해 토출 포트로부터 토출되도록 된 액체 토출 방법에 있어서,

본질적으로 밀폐된 공간에 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로를 만들도록 기포가 최대로 발생하기 전에 가동 부재를 반드시 조절 부재에 접촉시키는 단계와,

기포가 소멸하는 중에 가동 부재가 기포의 소멸 지점을 덮도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제81항에 있어서, 상기 가동 부재가 상기 본질적으로 밀폐된 공간을 개방할 때 상기 기포 발생 영역에서 유동하는 액체의 유동과 상기 기포의 수축과 함께 토출 포트측으로부터 발열 부재 측으로 전진하는 액체의 유동은 층상으로 형성되고, 상기 기포의 소멸점은 상기 가동 부재에 대향하는 상기 기포 발생 영역으로 이동하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제81항에 있어서, 가동 부재가 상류 방향으로의 액체 이동 및 기포의 성장에 의해 상류 방향으로 견인된 형태의 응력을 수용하도록 조절 부재에 접촉한 후에 기포의 소멸을 개시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제81항에 있어서, 가동 부재가 조절 부재에 계속 접촉한 상태에서 기포를 수축시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제84항에 있어서, 가동 부재가 조절 부재에 계속 접촉한 상태에서 기포를 수축시키는 단계에서, 기포의 수축에 따른 액체 이동이 상류 방향에서 토출 포트로부터 주로 안내되어 메니스커스를 토출 포트쪽으로 신속하게 견인하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제85항에 있어서, 기포 수축 공정 단계 중에, 가동 부재가 상기 조절 부재로부터 분리되어서 메니스커스의 견인이 급작스럽게 정지되는 것을 방지하기 위해 기포 발생 영역에서 하류 방향으로 액체 유동을 생성하게 되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.